Development of a low-cost iot platform for data collection
DOI:
https://doi.org/10.13083/reveng.v30i1.13335Keywords:
ESP8266-01, DS18B20, hydroponics, agricultural automation.Abstract
Precision agriculture in the Internet of Things (IoT) integrates different technologies able to raise crop productivity, optimize resource efficiency, and accelerate decision making. However, the adoption of this technology is usually costly, affecting the acquisition by the farmers. Thus, the objective of this work was to develop and evaluate low-cost hardware to obtain data in a hydroponic system via IoT. The experiment was conducted at the Pici Campus of the Federal University of Ceará and split into three distinct stages. Firstly, the DS18B20 temperature sensors were calibrated in water, using the KR380 infrared thermometer as a comparison method. For the second step, when the hydroponic system was installed, the water temperature was monitored in the channel and not in the solution reservoir. In this same phase, the quality of data sending and receiving was investigated. In the third step, the sensory data were analyzed with those obtained by the local Meteorological Station. The calibration results revealed that the DS18B20 sensor has reasonable accuracy and excellent agreement and reliability between data. As for receiving and storing, only 6% of the total data was lost.
Downloads
References
AFONSO, B. S.; PEREIRA, R. B.; PEREIRA, M. F. Utilização da Internet das Coisas para o desenvolvimento de miniestação de baixo custo para monitoramento de condições do tempo em áreas agrícolas. In: ESCOLA REGIONAL DE INFORMÁTICA DE MATO GROSSO - ERI-MT, 6., 2015, Cuiabá. Anais [...]. Cuiabá: Sociedade Brasileira de Computação, 2015. p. 183-189.
ATZORI, L.; IERA, A.; MORABITO, G. The Internet of Things: A survey. Computer Networks, v. 54, n. 15, p. 2787-2805, 2010.
BASSOI, L. H.; INAMASU, R. Y.; BERNARDI, A. C. C.; VAZ, C. M. P.; SPERANZA, E. A.; CRUVINEL, P. E. Agricultura de precisão e agricultura digital. TECCOGS: Revista Digital de Tecnologias Cognitivas, v. 1, n. 20, p. 17-36, 2019.
BEGA, E. A. (org). Instrumentação industrial. 3. ed. Rio de Janeiro: Editora Interciência, 2011. 668p.
BEZERRA NETO, E. Hidroponia Cadernos do Semiárido - Riquezas e Oportunidades. Recife, v. 6, n. 6, 88p, 2017.
BISDIKIAN, C.; KAPLAN, L. M.; SRIVASTAVA, M. B. On the Quality and Value of Information in Sensor Networks. ACM Transactions on Sensor Networks, [S.l.], v. 9, n. 4, p. 1–26, 2013.
BREMENKAMP, D. M.; GALON, K.; HELL, L. R.; PASSOS, G.; CAZAROTI, E. P. F.; COMETTI, N. N. Efeito da temperatura da solução nutritiva no crescimento da alface (Lactuca sativa L.) em hidroponia. Horticultura Brasileira, Brasília, v. 30, n. 2, p. 596-604, 2012.
CAMARGO, A. P.; SENTELHAS, P. C. Avaliação do desempenho de diferentes métodos de estimativas da evapotranspiração potencial no Estado de São Paulo, Brasil. Revista Brasileira de Agrometeorologia, Santa Maria, v. 5, n. 1, p. 89-97, 1997.
COMETTI, N. N.; BREMENKAMP, D. M.; GALON, K.; HELL, L. R.; ZANOTELLI, M. F. Cooling and concentration of nutrient solution in hydroponic lettuce crop. Horticultura Brasileira, Recife, v. 31, n. 2, p. 287-292, 2013.
CORREIA, G. R.; RISSINO, S. D.; ROCHA, H. R. O. Automação de sistema de irrigação com monitoramento via aplicativo Web. Revista Engenharia na Agricultura, Viçosa, v. 24, n. 4, p. 314-325, 2016.
COSTA, J. L. S. Dispositivo de Automação Residencial Usando Princípios de Sistemas Distribuídos. Revista Eletrônica de Iniciação Científica em Computação, Imperatriz, v. 16, n. 6, p. 1-12, 2018.
FARES, A.; ABBAS, F.; MARIA, D.; MAIR, A. Improved calibration functions of three capacitance probes for the measurement of soil moisture in tropical soils. Sensors, Basel, v. 11, n. 5, p. 4858-4874, 2011.
FAROOQ, M. S.; RIAZ, S.; ABID, A.; ABID, K.; NAEEM, M. A. A survey on the role of IoT in agriculture for the implementation of smart farming. IEEE Access, Nova Jersey, v. 7, p. 156237-156271, 2019.
GAO, L.; BAI, X. A unified perspective on the factors influencing consumer acceptance of internet of things technology. Asia Pacific Journal of Marketing and Logistics, Reino Unido, v. 26, n. 2, p. 211-231, 2014.
KOJIMA, E. H.; IAIONE, F.; YOSHIMURA, V. L. Sistema para automação da calibração de sensores de temperatura. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE AUTOMÁTICA - CBA, 22., 2019, João Pessoa. Anais [...]. João Pessoa: Sociedade Brasileira de Automática, 2019. 8p.
MARTINAZZO, C. A.; ORLANDO, T. Comparação entre três tipos de sensores de temperatura em associação com arduíno. Perspectiva, Erechim, v. 40, n. 151, p. 93-104, 2016.
MEHRA, M.; SAXENA, S.; SANKARANARAYANAN, S.; TOM, R. J.; VEERAMANIKANDAN, M. IoT based hydroponics system using Deep Neural Networks. Computers and electronics in agriculture, Amsterdã, v. 155, p. 473-486, 2018.
MOHAMMED, A. K.; ZOGHBY, H. M. E.; ELMESALAWY, M. M. Remote Controlled Laboratory Experiments for Engineering Education in the Post-COVID-19 Era - Concept and Example. In: NOVEL INTELLIGENT AND LEADING EMERGING SCIENCES CONFERENCE – NILES, 2., 2020, Nova Jersey. Proceedings [...]. Nova Jersey: IEEE Xplore, 2020. p. 629-634.
MUXITO, E. M.; SILVA, A. M.; DUARTE, C.; EDUARDO, A. A. A.; SAMBONGO, E. T. IoT na Agricultura – Automação de Pivôs e Canais de Irrigação com Arduino e Webservice. In: CONGRESSO INTERNACIONAL ADVENTISTA DE TECNOLOGIA – CIAT, 3., 2018, Hortolândia. Anais [...]. Hortolândia: Centro Universitário Adventista de São Paulo. 2018.
OLIVEIRA, F. D. M. Desenvolvimento de um software de comunicação sem fio aplicado à instrumentação de unidade de elevação de petróleo tipo plunger lift. 2009. Dissertação (Mestrado em Automação e Sistemas) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2009.
ROCHA, L. A. G.; SILVA, B. A. R.; COSTA, D. I. Comparação de desempenho de sensores de baixo custo com sensores comerciais para a coleta de dados ambientais. Periódico eletrônico Fórum Ambiental da Alta Paulista, Tupã, v. 15, n. 4, p. 14-28, 2019.
RODRIGUES, C. M. V. Criação de modelo protótipo para aplicação de nanopartículas magnéticas em Hipertermia. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Computação e Instrumentação Médica) - Instituto Superior de Engenharia do Porto, Porto, 2020.
SABO, P. H.; KAWAMOTO, A.; LIBERATO, R.; CARDIERI, P. Plataforma de hardware de baixo custo para ensino de conceitos em Internet das Coisas. Revista Ibérica de Sistemas e Tecnologias de Informação, Lousada, n. 28, p. 510-519, 2020.
SILVA, M. G.; SOARES, T. M.; VASCONCELOS, R. S.; COSTA, I. P.; GHEYI, H. R.; ALVES, L. S. Monitoramento de elementos meteorológicos e temperatura da solução nutritiva hidropônica em ambiente protegido com uso do arduino. In: Inovagri International Meeting, v.4, Anais. Instituto INOVAGRI. Fortaleza, 2017.
STEIDLE NETO, A. J.; ZOLNIER, S. Avaliação de circuito eletrônico para medição de temperatura em instalações agrícolas por meio da porta paralela de um computador. Engenharia Agrícola, Viçosa, v. 26, n. 2, p. 335-343, 2006.
USBERT, E. E.; AMARAL, A. F. F.; CARVALHO, V. A. Aplicação de técnicas de qualidade da informação em sensores na internet das coisas (IoT). Revista Ifes Ciência, Vitória, v. 7, n. 1, p. 1-18, 2021.
WALKER, J. P.; WILLGOOSE, G. R.; KALMA, J. D. In situ measurement of soil moisture - A comparison of techniques. Journal of Hydrology, v. 293, n. 1-4, p. 85-99, 2004.
WILLMOTT, C. J. On the validation of models. Physical Geography, [S.l.], v. 2, n. 2, p. 184-194, 1981.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2022 Engineering in Agriculture
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
The author(s) authorize(s) the publication of the text in the journal;
The author(s) ensure(s) that the contribution is original and unpublished and that it is not in the process of evaluation by another journal;
The journal is not responsible for the views, ideas and concepts presented in articles, and these are the sole responsibility of the author(s);
The publishers reserve the right to make textual adjustments and adapt texts to meet with publication standards.
From submission, the author is fully conceding the paper's patrimonial rights to the publication, but retaining the owner of its moral rights (authorship and paper's identification) according to Creative Commons Attribution-Noncommercial.
Licensed by 