Grupo 04 - IoT Eletronic system for Hydroponics

Equipa:	Grupo 04: Luís Malarmey (Coord.) , António Figueiredo (Coord.) , Gabriel Silva , Filipe Silva , Miguel Coelho , Jorge David
Empresa:	MAKE IT product R&D
Orientadores:	Prof. Manuel Oliveira Duarte (DETI) Eng. Pedro Magalhães (MAKE IT product R&D)

A urgência de produção em massa de alimentos (produtos agrícolas) tem vindo a aumentar. Para tal pratica-se um cultivo intensivo utilizando fertilizantes e outros químicos que causam danos ao planeta, nomeadamente a poluição aquática. O projeto consiste na construção de um sistema hidropónico vertical. Assim, pretendemos combater as consequências do cultivo intensivo em solos com recurso a químicos, contribuindo para uma menor degradação ambiental e pretendemos, ainda, economizar espaço.

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Desafio

A proposta de projeto feita pela empresa MAKE IT incidiu maioritariamente no aprimoramento de um sistema hidropónico. Foi-nos pedido a especificação e o desenho de um controlador eletrónico em conjunto com a implementação num servidor controlador baseado em Node-RED. Para além do já referido, era também necessário usar e calibrar tanto sensores analógicos, como digitais. Em acréscimo ao proposto, fomos desafiados a iniciar um sistema de alarmística para este projeto. Em suma, a proposta consistiu em três grandes grupos a desenvolver: telemetria, controlo e alarmística.

Resultados

De modo a compreender melhor os resultados obtidos ao longo destes quatro meses de trabalho contínuo, será feita, de seguida, uma breve explicação do sistema em causa. O sistema hidropónico a aprimorar tem na sua posse um conjunto de sensores responsáveis por monitorizar tanto a água que alimenta as plantas como o meio em que estão presentes as mesmas.

Temos então três sensores que monitorizam a qualidade da água: um sensor de condutividade elétrica, um de pH e um de O2. Para o meio ambiente temos um sensor de temperatura e humidade. Para além dos sensores existem tambem três atuadores capazes de controlar tanto o ambiente como o funcionamento do sistema. Os atuadores presentes no sistema são LEDs, uma bomba de água e um conjunto de ventoinhas.

Estes três conjuntos estão ligados a um micro-controlador que faz a ponte entre o nosso single board computer e os sensores e/ou atuadores.

Todos os dados que são guardados na base de dados são posteriormente dispostos numa Web App.

De acordo com o descrito anteriormente, podemos concluir que a execução do projeto está dividida em três grandes blocos a desenvolver. Temos o bloco da telemetria, do controlo e da alarmistíca.

• Telemetria:
  • Este bloco está responsável pela monitorização de todo o sistema.
    • Para o desenvolvimento deste bloco, foi criada uma base de dados para guardar todos os dados recolhidos pelos sensores. Essa base de dados foi criada em InfluxDB. Para que o utilizador possa observar estes dados em formato gráfico, foi utilizada a ferramenta Node-RED para fazer a interligação entre a base de dados e o Grafana. A imagem seguinte, representa o Dashboard correspondente às medições efetuadas.
• Controlo
  • O bloco de controlo foi desenvolvido para permitir ao utilizador definir um horário de funcionamento dos atuadores. Para além deste horário de funcionamento, o utilizador tem também a capacidade de controlar os atuadores em tempo real. A primeira imagem corresponde à interface gráfica que permite a introdução dos horários para o funcionamento dos atuadores. A segunda corresponde a um conjunto de switches que permitem transitar o estado dos atuadores entre ON e OFF.
• Resultados Alarmistica
  • De modo a sermos alertados pelo sistema, caso algum atuador apresente alguma anomalia, desenvolveu-se um sistema de alerta. Quando algum atuador apresenta um defeito de execução o utiliador recebe um alerta via slack.
• Web App:
  • Para aglomerar todos os pontos referidos anteriormente foi desenvolvida uma web app através do Node-RED. Esta web app permite visualizar os dados recolhidos pelos sensores e também executar as duas formas de controlo referidas num dos pontos anteriores. De seguida encontram-se as imagens referentes à aplicação.

Mais informação

O projeto realizado foi fruto de muito trabalho e dedicação por parte de todos os elementos do grupo. Tudo o que foi atingido resultou de uma capacidade de organização e na definição de todas as especificações tanto por parte da empresa como dos alunos e do professor orientador. Foram propostas diversas metodologias que nunca tinham sido utilizadas pelos alunos e que em muito contribuíram para o sucesso final. Foi estabelecido um Scrum semanal entre todos os membros em que seriam debatidas as tarefas de todos os elementos e com isso poder ser acrescentado valor e conhecimento gradualmente. Para tal recorremos ao Kanban que estava disposto na plataforma Notion. Neste Kanban estavam presentes as tarefas atuais de cada um dos membros do grupo e eram discutidos problemas, progressos e o plano para executar as mesmas. A plataforma Notion, já mencionada, é um local utilizado como um repositório onde se guarda informação útil tal como pesquisa, especificações e tudo aquilo que foi essencial para a realização do projeto. Por fim, utilizamos ainda o Miro que foi uma plataforma útil para desenhar diagramas, máquinas de estado e tabelas necessárias para planear todas as etapas do projeto.