FIAP - Faculdade de Informática e Administração Paulista

ATIVIDADE - Cap 1 - Construindo uma máquina agrícola

Nome do grupo

👨‍🎓 Integrantes:

• RM559784@fiap.com.br - Alex da Silva Lima
• RM559546@fiap.com.br - Johnatan Sousa Macedo Loriano
• RM560683@fiap.com.br - Matheus Augusto Rodrigues Maia
• RM560518@fiap.com.br - Bruno Henrique Nielsen Conter
• RM560479@fiap.com.br - Fabio Santos Cardoso

👩‍🏫 Professores:

Tutor(a)

• Lucas Gomes Moreira

Coordenador(a)

• André Godoi

📜 Descrição

O sistema realiza o monitoramento de parâmetros do solo através de sensores conectados a um ESP32, controlando automaticamente a irrigação com base nas leituras. Os dados são armazenados em um banco de dados SQL para análise histórica. Funcionalidades Principais

• Monitoramento de umidade do solo (DHT22)
• Simulação de níveis de fósforo e potássio (botões)
• Medição de pH simulada (sensor LDR)
• Controle automatizado de irrigação (relé)
• Armazenamento de dados em banco SQL
• Operações CRUD para gestão dos dados

Diagrama do Circuito Eletronico

Link para o diagrama e código no Wokwi https://wokwi.com/projects/414301079540361217

Monitor Serial

Monitor Serial mostrando o acionamento e comunicação dos dados de leitura e timestamp

Funcionamento do Equipamento

Este projeto visa a implementação de um sistema de irrigação inteligente e automatizado que monitora as condições do solo em tempo real e ajusta a irrigação conforme a necessidade. Utilizando um ESP32 e sensores simulados na plataforma Wokwi, o sistema capta informações cruciais sobre a qualidade do solo, executando o controle automatizado da irrigação.

Componentes Principais

1. Microcontrolador ESP32:

   • Atua como núcleo de controle do sistema, recebendo dados de sensores e acionando a irrigação conforme parâmetros definidos. Também envia dados para armazenamento e consulta posterior no banco de dados SQL.

2. Sensores Simulados:

   • Sensor de Umidade (DHT22): Mede a umidade do solo em percentual. Quando a umidade cai abaixo de um limite (ex.: 60%), a irrigação é acionada.
   • Sensor de pH (LDR - Resistor Dependente de Luz): Simula o nível de pH variando de 0 a 14 (representando a faixa de pH). Este sensor permite que a irrigação seja ajustada com base no pH.
   • Sensor de Fósforo (Botão) e Sensor de Potássio (Botão): Simulam os sensores de nutrientes em um nível binário (ativo/inativo). A irrigação é ativada apenas quando pelo menos um dos nutrientes está em nível "ativo".

3. Atuador de Irrigação (Relé):

   • Representa a bomba de água. Quando a irrigação é ativada, o relé liga a bomba e permite que a água flua. Seu status é exibido por um LED de acionamento do relé.

Lógica de Funcionamento

1. Leitura dos Sensores:

   • A cada ciclo, o sistema lê a umidade (DHT22), o pH (LDR) e o status dos botões de fósforo e potássio.
   • Esses dados são exibidos no Monitor Serial e armazenados para análise.

2. Decisão de Irrigação:

   • A bomba d’água é ativada somente quando:
     • A umidade está abaixo do limite (ex.: 60%);
     • O nível de pH está entre os valores mínimo e máximo definidos (ex.: entre 6 e 8);
     • Pelo menos um dos nutrientes (representados pelos botões de fósforo ou potássio) está em estado ativo.
   • Se todas as condições são atendidas, o sistema aciona o relé, ligando a bomba. Caso contrário, o relé permanece desligado.

3. Envio e Armazenamento dos Dados:

   • Dados do monitor serial são transferidos para um banco de dados SQL por meio de operações CRUD, em um sistema Python, onde podem ser armazenados, visualizados e analisados.

4. Consulta e Monitoramento via Python:

   • O sistema de consulta em Python permite visualizar o histórico de dados coletados, possibilitando a análise de padrões de umidade, pH e status dos nutrientes.
   • O código Python integrado ao banco de dados registra o histórico de acionamento da irrigação (quando o relé ligou ou desligou), criando uma base de dados para análise futura e tomada de decisão mais precisa.

Aplicação do Projeto

Este sistema de irrigação inteligente é projetado para otimizar o uso da água, atendendo as necessidades agrícolas com maior precisão e eficiência. Em uma aplicação real, essa abordagem ajudaria a reduzir desperdícios e aumentar a produtividade agrícola ao monitorar continuamente as condições do solo e agir em tempo real para ajustar a irrigação.

📁 Estrutura de pastas

Dentre os arquivos e pastas presentes na raiz do projeto, definem-se:

• .github: Nesta pasta ficarão os arquivos de configuração específicos do GitHub que ajudam a gerenciar e automatizar processos no repositório.

• assets: aqui estão os arquivos relacionados a elementos não-estruturados deste repositório, como imagens.

• config: Posicione aqui arquivos de configuração que são usados para definir parâmetros e ajustes do projeto.

• document: aqui estão todos os documentos do projeto que as atividades poderão pedir. Na subpasta "other", adicione documentos complementares e menos importantes.

• scripts: Posicione aqui scripts auxiliares para tarefas específicas do seu projeto. Exemplo: deploy, migrações de banco de dados, backups.

• src: Todo o código fonte criado para o desenvolvimento do projeto ao longo das 7 fases.

• README.md: arquivo que serve como guia e explicação geral sobre o projeto (o mesmo que você está lendo agora).

Arquivos Importantes

• Circuito Eletrônico: Diagrama eletrônico do sistema.

  • circuito_eletronico.png

• Projeto Wokwi: Link para o projeto no Wokwi.

  • projeto_wokwi.md

• Código Arduino: Código desenvolvido para o ESP32.

  • sketch.ino

• Diagrama do Wokwi: Diagrama das peças no Wokwi.

  • diagram.json

• Código Python (CRUD): Código responsável por alimentar o banco SQL.

  • CRUD.py

• Link para o Video no YouTube: Link para o vídeo

  • link_para_o_video.txt

📺 Link para o vídeo no YouTube

• Assistir ao vídeo do projeto no YouTube

🔧 Como executar o código

Ferramentas Necessárias

1. IDE Arduino: Para compilar e carregar o código para o microcontrolador ESP32.

   • Versão recomendada: 1.8.x ou superior.
   • Bibliotecas:
     • DHT.h para o sensor DHT22.
     • WiFi.h para conectividade com a rede Wi-Fi.

2. Python:

   • Versão recomendada: 3.6 ou superior.
   • Bibliotecas:
     • cx_Oracle para conectar ao banco de dados Oracle.
     • datetime para manipulação de data e hora.
     • os para manipulação do sistema operacional.

3. Banco de Dados Oracle (Local ou Nuvem):

   • Deve estar configurado com as tabelas adequadas para armazenar os dados dos sensores e do sistema de irrigação.

Passo a Passo para Rodar o Projeto

1. Configuração do Banco de Dados

• Criar as Tabelas: O banco de dados deve ter uma estrutura que armazene as leituras dos sensores e os eventos de irrigação. Exemplo de tabela:

CREATE TABLE sensor_data (
  id NUMBER PRIMARY KEY,
  humidity NUMBER,
  ph_value NUMBER,
  phosphorus BOOLEAN,
  potassium BOOLEAN,
  irrigation_status BOOLEAN,
  timestamp TIMESTAMP
);

2.Carregar o Código para o ESP32

• Abra o arquivo src/WOKWI/sketch.ino na IDE Arduino.
• Conecte o ESP32 ao seu computador.
• Selecione a placa ESP32 e a porta correta na IDE.
• Carregue o código no ESP32.

3. Executar o Código Python

• Instale as dependências necessárias para conectar ao banco de dados Oracle:

pip install cx_Oracle

• Configure as credenciais do banco de dados Oracle no código Python.
• Execute o arquivo src/Python/CRUD.py para que os dados sejam inseridos no banco de dados a partir das leituras simuladas dos sensores.

4. Testar o Sistema

• Acompanhe as leituras no Monitor Serial da IDE Arduino.
• Observe a ativação/desativação da bomba de irrigação com base nas condições dos sensores.
• Verifique a inserção dos dados no banco de dados via script Python.

🗃 Histórico de lançamentos

• 1.0.0 - 12/11/2024

📋 Licença

MODELO GIT FIAP por Fiap está licenciado sobre Attribution 4.0 International.