Aplicação de sensores de baixo custo no suporte a tomada de decisão em irrigação de precisão
| Ano de defesa: | 2025 |
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Resumo: | Food production plays a fundamental role in developing a fairer world, which is essential for food security and human well-being. As one of the pillars of this production, agriculture has faced increasing challenges due to water scarcity, a vital resource directly responsible for plant health and productive performance. Water stress in plants, characterized by the lack of water in the soil, can be aggravated by adverse weather conditions or inadequate agricultural practices, such as insufficient irrigation. Although there are consolidated techniques for detecting water stress, most of these are expensive and operationally complex, which makes their adoption difficult for small and medium-sized producers. In this context, this work proposes developing a low-cost system using Internet of Things technologies for monitoring plant water stress, using leaf temperature as an indicator. Under normal conditions, transpiration keeps leaf temperature below that of the air, while in water stress, the lack of transpiration raises leaf temperature above the air temperature. The proposal was validated in an experimental corn plantation of the BRS-Gorotuba cultivar and two sorghum cultivars (the first tolerant and the second sensitive to water deficit), in which the results obtained, based on the physiological response of the plants and the collection of air temperature through aspirated psychrometers, demonstrated the effectiveness of the developed system. In addition, the analysis of the collected data highlights the tool's potential to improve precision irrigation practices, enabling more efficient management of water resources and, consequently, contributing to the sustainability of agricultural production. |
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Sousa, Otto Álan Pinto deCarvalho, Claudio Jose Reis deRocha, Atslands Rego da2025-09-29T17:49:06Z2025-09-29T17:49:06Z2025SOUSA, Otto Álan Pinto de. Aplicação de sensores de baixo custo no suporte a tomada de decisão em irrigação de precisão. 2025. 54 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/82761Food production plays a fundamental role in developing a fairer world, which is essential for food security and human well-being. As one of the pillars of this production, agriculture has faced increasing challenges due to water scarcity, a vital resource directly responsible for plant health and productive performance. Water stress in plants, characterized by the lack of water in the soil, can be aggravated by adverse weather conditions or inadequate agricultural practices, such as insufficient irrigation. Although there are consolidated techniques for detecting water stress, most of these are expensive and operationally complex, which makes their adoption difficult for small and medium-sized producers. In this context, this work proposes developing a low-cost system using Internet of Things technologies for monitoring plant water stress, using leaf temperature as an indicator. Under normal conditions, transpiration keeps leaf temperature below that of the air, while in water stress, the lack of transpiration raises leaf temperature above the air temperature. The proposal was validated in an experimental corn plantation of the BRS-Gorotuba cultivar and two sorghum cultivars (the first tolerant and the second sensitive to water deficit), in which the results obtained, based on the physiological response of the plants and the collection of air temperature through aspirated psychrometers, demonstrated the effectiveness of the developed system. In addition, the analysis of the collected data highlights the tool's potential to improve precision irrigation practices, enabling more efficient management of water resources and, consequently, contributing to the sustainability of agricultural production.A produção de alimentos desempenha um papel fundamental no desenvolvimento de um mundo mais igualitário, sendo essencial para a segurança alimentar e o bem-estar do ser humano. A agricultura, como um dos pilares dessa produção, tem enfrentado desafios crescentes devido à escassez de água, recurso imprescindível e diretamente responsável pela saúde das plantas e pelo seu rendimento produtivo. O estresse hídrico nas plantas, caracterizado pela falta de água no solo, pode ser agravado por condições climáticas adversas ou por práticas agrícolas inadequadas, como a irrigação insuficiente. Embora existam técnicas consolidadas para a detecção do estresse hídrico, estas, em sua maioria, são de elevado custo e complexidade operacional, o que dificulta sua adoção por pequenos e médios produtores. Nesse contexto, neste trabalho é proposto o desenvolvimento de um sistema de baixo custo, utilizando tecnologias de Internet das Coisas para monitoramento do estresse hídrico nas plantas, utilizando como indicador a temperatura das folhas. Em condições normais, a transpiração mantém a temperatura das folhas abaixo da do ar, enquanto no estresse hídrico, a falta de transpiração eleva a temperatura das folhas acima da temperatura do ar. A proposta foi validada em uma plantação experimental de milho da cultivar BRS-Gorotuba e dois cultivares de sorgo (o primeiro tolerante e o segundo sensível ao déficit hídrico) , em que os resultados obtidos, com base na resposta fisiológica das plantas e na coleta da temperatura do ar através de psicrômetros aspirados, demonstraram a eficácia do sistema desenvolvido. Além disso, a análise dos dados coletados evidencia o potencial da ferramenta para aprimorar as práticas de irrigação de precisão, possibilitando uma gestão mais eficiente dos recursos hídricos e, consequentemente, contribuindo para a sustentabilidade da produção agrícola.Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.Aplicação de sensores de baixo custo no suporte a tomada de decisão em irrigação de precisãoApplication of low-cost sensors to support decision-making in precision irrigationinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisInternet das coisasIrrigação de precisãoSensoriamento remotoFolhas - TemperaturaInternet of thingsPrecision irrigationRemote sensingLeaf temperatureCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFChttps://orcid.org/0000-0001-7786-0306http://lattes.cnpq.br/7791062343136277orcid logo https://orcid.org/0000-0002-3069-132Xhttp://lattes.cnpq.br/3272159643458627http://lattes.cnpq.br/59760577991632932025-08-05ORIGINAL2025_dis_oapsousa.pdf2025_dis_oapsousa.pdfDissertaçãoapplication/pdf23259457http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/82761/3/2025_dis_oapsousa.pdf8a29cde1c95db7d44ba4138dd4e7deb7MD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/82761/4/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD54riufc/827612025-09-29 14:56:36.431oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2025-09-29T17:56:36Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false |
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