Nome do Projeto
Instrumentação eletrônica aplicada à agricultura 4.0
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
30/11/2022 - 29/11/2024
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Engenharias
Resumo
O projeto visa o desenvolvimento de uma rede de instrumentação e atuação para máquinas agrícolas, com custo acessível aos agricultores familiares, levando maior qualidade de vida e rentabilidade aos agricultores.
A eletrônica está hoje em diversos setores, e no setor agrícola, ela auxilia na otimização da produção, auxiliando na redução de custos, de desperdícios e de impactos ambientais.
Com o intuito de utilizar eletrônica embarcada para máquinas agrícolas de agricultores familiares, visto que hoje, no Brasil, a agricultura familiar representa 77% das propriedades rurais, ocupando 23% da área agrícola e com valor de produção equivalente a 23% de todo o setor agrícola, ainda que apenas 14% das propriedades tenham acesso à máquinas agrícolas, e as que possuem, não têm acesso à nova revolução agrícola, chamada agricultura 4.0 ou agricultura digital (Dados obtido através dos resultado definitivos do CENSO AGRO 2017 (IBGE, 2017)). E para dar maior competitividade à essas pessoas, e acesso a meios que facilitem seu trabalho e elevem a qualidade de vida, bem como auxilia na permanência das novas gerações que assim desejarem, a eletrônica, bem como automação, devem estar presentes.
Atualmente as empresas de máquinas agrícolas em geral utilizam o padrão ISOBUS, que é um protocolo de comunicação e também define o meio físico por onde a informação trafega. Padrões são muito importantes para que haja concorrência entre as marcas, e que implementos de diversos fabricantes se comuniquem com as unidades de controle eletrônicos de outros. Um problema deste padrão é que ele é fechado, e seu desenvolvimento está ligado às holdings das maiores marcas no setor agrícola. Sendo a absorção dessas tecnologias para os agricultores de menor porte difícil devido aos elevados custos e dificuldade no manuseio. Pretende-se com o produto aqui gerado, criar uma infra estrutura suficiente para que empresas que queiram utilizar de um padrão externo, mas que tenha a possibilidade de se comunicar com o ISOBUS, consigam oferecer por custos mais acessíveis seus produtos.
E indo além, criar infra estruturas de instrumentos, onde os dados sejam facilmente acessados e tratados.
Essa rede é composta por sistemas embarcados ligados em rede, onde se desenvolverão hardware, softwares e firmwares.
Objetivo Geral
O objetivo principal desse projeto é o desenvolvimento de uma rede de instrumentação e atuação para máquinas agrícolas, com custo acessível aos agricultores familiares.
Justificativa
O novo paradigma agrícola, chamado de Agricultura 4.0 ou Agricultura digital, possui elevadas demandas por engenharia eletrônica, abrindo espaço para pesquisas e desenvolvimento aplicado. A eletrônica embarcada nesses modelos é utilizada tanto para comunicação, quanto para automação, e para que isso tudo funcione, dados devem ser coletados, utilizando assim instrumentação eletrônica. Esses sistemas compõem os sistemas de controle, de internet das coisas -IoT e computação na borda tanto falados hoje em dia, quando se pensa em agricultura conectada.
Essas tecnologias auxiliam, aplicadas em conjunto com a agricultura de precisão, na busca de se obter maiores produções com menores desperdícios.
A ideia com este projeto, é colocar estas pautas para os alunos de iniciação científica, para que com isso se desenvolvam aplicações (hardwares/firmware/software) que auxiliem nos setores carentes por essas tecnologias, gerando resultados que poderão ser comparados com aqueles que ainda não implementaram as tecnologias, e a partir daí contribuir não apenas com o conhecimento tecnológico, mas também para a melhoria do setor produtivo agrícola, principalmente daqueles que não possuem acesso à essas tecnologias amparando o projeto pelo seu retorno à sociedade.
Visto isso, justifica-se este projeto, como o desenvolvimento de tecnologias e sistemas em eletrônica embarcada, para auxiliar no desenvolvimento agrícola como um todo.
Essas tecnologias auxiliam, aplicadas em conjunto com a agricultura de precisão, na busca de se obter maiores produções com menores desperdícios.
A ideia com este projeto, é colocar estas pautas para os alunos de iniciação científica, para que com isso se desenvolvam aplicações (hardwares/firmware/software) que auxiliem nos setores carentes por essas tecnologias, gerando resultados que poderão ser comparados com aqueles que ainda não implementaram as tecnologias, e a partir daí contribuir não apenas com o conhecimento tecnológico, mas também para a melhoria do setor produtivo agrícola, principalmente daqueles que não possuem acesso à essas tecnologias amparando o projeto pelo seu retorno à sociedade.
Visto isso, justifica-se este projeto, como o desenvolvimento de tecnologias e sistemas em eletrônica embarcada, para auxiliar no desenvolvimento agrícola como um todo.
Metodologia
A metodologia consiste na revisão de pontos a se atuar. Verificando através da literatura, de patentes e do mercado o estado da técnica, serão revisados nos bancos de informação disponíveis metodologias de comunicação sem fio máquina a máquina, geração de bancos de dados, comunicação através do padrão ISOBUS (ABNT NBR ISO 11783), utilizando o Sistema de Gestão de Normas e Documentos Regulatórios GEDWeb Target, e também sobre o que se está desenvolvendo atualmente em redes de sensores para instrumentação agrícola através do banco de dados internacionais do Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos - IEEE. E também nos diretórios de patentes do INPI.
Através de metodologias de revisão bibliográfica sistemática- RoadMap, serão selecionados materiais, que colaborem no desenvolvimento das pesquisas, e auxiliem na formação conceitual dos projetos, bem como no estado da informação, analisando técnica e cientificamente as informações obtidas.
A partir disto, inicia-se o projeto propriamente dito, utilizando a metodologia de projeto para circuitos elétricos adaptada do livro de circuitos elétricos de Nielson e Riedel (2015, 8ª ed.), bem como adaptações de metodologias para projetos de eletrônica embarcada presentes no livro de Design de Sistemas Embarcados de Marwedel (2018, 3ª ed.), fazendo ligações fortes com as metodologias de projeto de produto - PDP, abordadas no modelo consensual de fases de Ogliari (1999), que aglutina metodologias como as encontradas em Pahl et al. (2005), Rosenfeld et al. (2006) e Reis (2003). Gerando protótipos, produtos definitivos e documentações.
Para a execução desse processo, está previsto a formação de equipes de pesquisa multidisciplinares, para que se alcance melhores resultados em aspectos em que apenas pessoas de uma única área poderiam estar enviesados.
O projeto e execução, em sua maior parte, será desenvolvido nas dependências do Laboratório de Eletrônica Analógica (208), no Curso de Engenharia Eletrônica, Centro de Engenharias (CEng-UFPel).
Podendo contar com participações e testes nas dependências do Núcleo de Inovação em Máquinas e Equipamentos Agrícolas (NIMEq - UFPel).
Através de metodologias de revisão bibliográfica sistemática- RoadMap, serão selecionados materiais, que colaborem no desenvolvimento das pesquisas, e auxiliem na formação conceitual dos projetos, bem como no estado da informação, analisando técnica e cientificamente as informações obtidas.
A partir disto, inicia-se o projeto propriamente dito, utilizando a metodologia de projeto para circuitos elétricos adaptada do livro de circuitos elétricos de Nielson e Riedel (2015, 8ª ed.), bem como adaptações de metodologias para projetos de eletrônica embarcada presentes no livro de Design de Sistemas Embarcados de Marwedel (2018, 3ª ed.), fazendo ligações fortes com as metodologias de projeto de produto - PDP, abordadas no modelo consensual de fases de Ogliari (1999), que aglutina metodologias como as encontradas em Pahl et al. (2005), Rosenfeld et al. (2006) e Reis (2003). Gerando protótipos, produtos definitivos e documentações.
Para a execução desse processo, está previsto a formação de equipes de pesquisa multidisciplinares, para que se alcance melhores resultados em aspectos em que apenas pessoas de uma única área poderiam estar enviesados.
O projeto e execução, em sua maior parte, será desenvolvido nas dependências do Laboratório de Eletrônica Analógica (208), no Curso de Engenharia Eletrônica, Centro de Engenharias (CEng-UFPel).
Podendo contar com participações e testes nas dependências do Núcleo de Inovação em Máquinas e Equipamentos Agrícolas (NIMEq - UFPel).
Indicadores, Metas e Resultados
OEspera-se:
1- Desenvolver infraestrutura para troca de informações sem fio.
2- Desenvolver sistema de banco de dados para acesso a informações.
3- Desenvolver interface homem-máquina amigável.
4- Desenvolver um tradutor bilateral entre a infraestrutura gerada e o padrão atual ISOBUS.
5- Desenvolver instrumentações eletrônicas úteis no contexto de máquinas agrícolas.
6- Proporcionar automações através dos dados dispostos na infraestrutura.
Os resultados obtidos serão analisados visando definir se os objetivos do trabalho foram atendidos, demonstrando que a proposta funciona em teste de laboratório. Além disso, os dados captados com este trabalho serão apresentados por meio de publicações científicas em periódicos, apresentação dos resultados parciais em congressos e eventos da área, e os sistemas e produtos gerados, poderão ser enviados para análises do setor de inovação da universidade, podendo gerar propriedades intelectuais, ou sistemas open source, de acordo com o que for de interesse da universidade.
1- Desenvolver infraestrutura para troca de informações sem fio.
2- Desenvolver sistema de banco de dados para acesso a informações.
3- Desenvolver interface homem-máquina amigável.
4- Desenvolver um tradutor bilateral entre a infraestrutura gerada e o padrão atual ISOBUS.
5- Desenvolver instrumentações eletrônicas úteis no contexto de máquinas agrícolas.
6- Proporcionar automações através dos dados dispostos na infraestrutura.
Os resultados obtidos serão analisados visando definir se os objetivos do trabalho foram atendidos, demonstrando que a proposta funciona em teste de laboratório. Além disso, os dados captados com este trabalho serão apresentados por meio de publicações científicas em periódicos, apresentação dos resultados parciais em congressos e eventos da área, e os sistemas e produtos gerados, poderão ser enviados para análises do setor de inovação da universidade, podendo gerar propriedades intelectuais, ou sistemas open source, de acordo com o que for de interesse da universidade.
Equipe do Projeto
| Nome | CH Semanal | Data inicial | Data final |
|---|---|---|---|
| DANIEL MATRONIANI SILVA | |||
| DOUGLAS SILVA DOS SANTOS | |||
| EDUARDO PORTO CAVALARI | |||
| EDUARDO WALKER | 3 | ||
| ELMER ALEXIS GAMBOA PENALOZA | 3 | ||
| GUSTAVO GAUGER DE OLIVEIRA | |||
| HAYDAN MIRANDA DA CONCEICAO | |||
| JEAN CARLOS DAPPER | |||
| JEAN PIETRO COLET DE CARLI | |||
| LUCIANO ANACKER LESTON | 2 | ||
| MARCELO LEMOS ROSSI | 3 | ||
| MATEUS AUGUSTO THEODORO RODRIGUES | |||
| MATEUS BECK FONSECA | 8 | ||
| Marlon Soares Sigales | 6 | ||
| RAFAEL DOS SANTOS ESTECHE | |||
| RICARDO KURZ BUNDE | |||
| SIGMAR DE LIMA | 3 | ||
| Thomas Lucas Irigoite Barroco | 6 | ||
| VITORIO GRIEP MANCINI KNEIP |