Monitoramento Agrícola LoRaWAN com Sensor de Umidade do Solo para Irrigação Automática

Um sistema de irrigação eficiente não deve depender somente de horários fixos. Fazendas, estufas, vinhedos, pomares e plantações precisam de dados reais do solo para determinar quando a irrigação é necessária e quanta água deve ser fornecida.

Um sensor de umidade do solo LoRaWAN mede as condições de umidade próximas às raízes das plantas e transmite os dados por meio de uma rede sem fio de longo alcance e baixo consumo de energia.

Essa tecnologia permite monitorar diferentes áreas agrícolas sem instalar cabos de comunicação ou utilizar um cartão SIM em cada ponto de medição.

A Shenzhen Jinshengchang Technology Co., Ltd. desenvolve dispositivos agrícolas LoRa e LoRaWAN personalizados. Uma solução OEM ou ODM pode incluir sensores de solo, gateways LoRaWAN, válvulas de irrigação, plataforma IoT, aplicativos para Android e iOS e integração por API.

O que é um sensor de umidade do solo LoRaWAN?

Um sensor de umidade do solo LoRaWAN é um dispositivo agrícola de Internet das Coisas que coleta informações do solo e envia os dados para um gateway por meio da comunicação LoRaWAN.

Dependendo da sonda escolhida, o dispositivo pode medir:

• Conteúdo volumétrico de água;
• Temperatura do solo;
• Condutividade elétrica;
• Salinidade;
• Nitrogênio, fósforo e potássio;
• Temperatura e umidade do ambiente;
• Tensão da bateria;
• Estado de funcionamento da sonda.

O gateway recebe os pacotes de dados LoRaWAN e os encaminha para um servidor de rede ou plataforma IoT por 4G, Ethernet ou Wi-Fi.

Uma arquitetura comum é:

Sensor de solo → Dispositivo LoRaWAN → Gateway LoRaWAN → Servidor de rede → Plataforma IoT → Web, aplicativo ou API

Essa estrutura permite que vários sensores compartilhem um mesmo gateway. A cobertura real depende da topografia, vegetação, altura do gateway, projeto da antena, potência de transmissão e regulamentação de radiofrequência do país.

Por que usar LoRaWAN no monitoramento agrícola?

Comunicação sem fio de longo alcance

LoRaWAN é adequada para transmitir pequenos pacotes de dados por longas distâncias. Essa característica torna a tecnologia apropriada para fazendas, vinhedos, pomares, pastagens e plantações com pontos de monitoramento distribuídos.

A distância efetiva deve ser confirmada por meio de um teste realizado no local. Colinas, árvores, construções, vegetação úmida e uma instalação inadequada do gateway podem reduzir a cobertura.

Baixo consumo de energia

O dispositivo pode permanecer em modo de baixo consumo durante a maior parte do tempo. Ele desperta no intervalo programado, faz a leitura da sonda, transmite os dados e retorna ao modo de espera.

Esse funcionamento ajuda a prolongar a autonomia da bateria. Um painel solar também pode ser integrado para projetos remotos que precisam funcionar durante todo o ano.

Sem cartão SIM individual

Os sensores enviam os dados para um gateway LoRaWAN compartilhado. Normalmente, cada sensor não precisa de um cartão SIM nem de um plano de dados próprio.

Quando o gateway utiliza 4G para transmitir as informações ao servidor, somente o gateway precisa de um cartão de dados. Isso pode reduzir os custos recorrentes e simplificar a administração de grandes redes agrícolas.

Expansão flexível

Um projeto pode começar com poucos sensores e ser ampliado posteriormente com novos dispositivos, gateways, válvulas e áreas de irrigação.

Na plataforma, os equipamentos podem ser organizados por:

• Fazenda;
• Talhão;
• Cultura;
• Estufa;
• Área de irrigação;
• Cliente ou distribuidor.

Principais aplicações

Irrigação de culturas agrícolas

Sensores instalados em pontos representativos podem registrar as alterações de umidade antes e depois da irrigação.

Quando o valor permanece abaixo de um limite configurado, a plataforma pode emitir um alerta para o administrador. Isso reduz a dependência de inspeções visuais e horários fixos de irrigação.

Pomares e vinhedos

Árvores frutíferas e videiras podem apresentar necessidades diferentes de água devido ao tipo de solo, inclinação, profundidade das raízes e exposição ao sol.

Uma rede LoRaWAN permite comparar as condições de diferentes setores e estabelecer estratégias de irrigação específicas para cada área.

Estufas

Uma estufa pode combinar medições de umidade do solo, temperatura do solo, temperatura do ar e umidade relativa.

Os dados coletados podem auxiliar decisões manuais ou ser utilizados por regras automáticas de irrigação.

Pastagens e propriedades remotas

Muitas áreas agrícolas não possuem energia elétrica, Wi-Fi ou Internet por cabo. Sensores alimentados por bateria ou energia solar podem trabalhar com um gateway LoRaWAN solar para projetos remotos.

Parques e áreas verdes

Os sensores também podem ser instalados em jardins, parques, campos esportivos, áreas verdes municipais e projetos de paisagismo.

O sistema ajuda a identificar locais excessivamente secos, excesso de irrigação ou possíveis falhas na distribuição de água.

Integração com válvulas inteligentes LoRaWAN

O sensor mede as condições do solo, enquanto uma válvula inteligente LoRaWAN executa a abertura ou o fechamento do fluxo de água.

Quando os dois equipamentos estão conectados à mesma plataforma, o processo pode funcionar da seguinte forma:

1. O sensor identifica um nível baixo de umidade.
2. A plataforma verifica se a leitura permanece abaixo do limite definido.
3. O sistema envia um comando para abrir a válvula da área correspondente.
4. A irrigação funciona durante o período programado.
5. A válvula é fechada automaticamente.
6. O sensor mede novamente a umidade do solo.
7. A plataforma registra todo o evento de irrigação.

Para melhorar a segurança, a automação também deve considerar chuva, pressão da água, vazão, resposta da válvula e estado da comunicação.

Uma única leitura anormal não deve iniciar imediatamente a irrigação sem uma regra de confirmação.

Tipos de sondas que podem ser integradas

Diferentes solos e culturas podem exigir tecnologias de medição distintas. A sonda não deve ser selecionada somente pelo preço.

As opções de integração podem incluir:

• Sonda capacitiva de umidade;
• Sonda FDR;
• Sonda TDR;
• Sensor combinado de umidade e temperatura;
• Sensor de umidade, temperatura e condutividade elétrica;
• Sonda para medição em várias profundidades;
• Sensor agrícola RS485 Modbus;
• Sonda com saída analógica;
• Sensor ambiental com protocolo SDI-12.

A faixa de medição, precisão e calibração dependem da composição do solo, salinidade, profundidade de instalação e requisitos do projeto.

Especificações personalizáveis

As especificações abaixo representam opções de desenvolvimento. Elas não correspondem necessariamente a um único modelo padrão.

As especificações finais devem ser confirmadas depois da seleção da sonda, frequência de envio e condições do local.

Plataforma IoT para gerenciamento agrícola

Uma plataforma completa pode disponibilizar:

• Leituras atuais da umidade;
• Gráficos e registros históricos;
• Gerenciamento de fazendas e áreas de irrigação;
• Alertas de valores mínimos e máximos;
• Avisos de bateria fraca;
• Alarmes de dispositivo desconectado;
• Estado dos gateways;
• Registros de calibração;
• Gerenciamento de usuários e permissões;
• Acesso por navegador e aplicativo;
• Exportação de dados;
• Interface em vários idiomas;
• API para sistemas externos;
• Configuração remota;
• Regras de automação das válvulas.

A plataforma lora8 pode integrar dados de sensores, estado dos gateways, alarmes e equipamentos de controle remoto em uma única interface.

O cliente também pode conectar os dispositivos ao próprio servidor LoRaWAN ou sistema de gerenciamento agrícola.

Planejamento da cobertura do gateway

A posição do gateway tem grande influência na estabilidade da comunicação. Sempre que possível, ele deve ser instalado:

• Acima das plantações e da vegetação;
• Longe de grandes estruturas metálicas;
• Em um ponto com boa propagação de rádio;
• Dentro de uma caixa adequada para uso externo;
• Em um local com acesso a 4G, Ethernet ou Wi-Fi;
• Com proteção contra raios e surtos elétricos.

Fazendas de grande porte podem precisar de vários gateways. Áreas de cobertura parcialmente sobrepostas ajudam a reduzir pontos cegos e aumentam a disponibilidade do sistema.

Antes da implantação em grande escala, deve ser realizado um projeto-piloto usando a antena, frequência, altura e intervalo de comunicação previstos para a instalação final.

Precisão e instalação do sensor

LoRaWAN é responsável por transmitir as informações, mas não determina a precisão da medição.

A qualidade dos dados depende principalmente da sonda, da calibração, das condições do solo e do método de instalação.

Para obter resultados confiáveis:

1. Escolha uma sonda adequada ao tipo de solo.
2. Instale o sensor na profundidade efetiva das raízes.
3. Garanta bom contato entre a sonda e o solo.
4. Evite bolsas de ar ao redor da área de medição.
5. Não instale todos os sensores junto às saídas de água.
6. Compare as primeiras leituras com uma medição de referência.
7. Faça nova calibração ao transferir a sonda para um solo muito diferente.
8. Proteja cabos e conectores contra máquinas agrícolas e animais.

Um único sensor pode não representar uma propriedade inteira. Áreas extensas ou irregulares devem ser divididas de acordo com o tipo de solo, elevação, cultura e sistema de irrigação.

Desenvolvimento OEM de sensores agrícolas LoRaWAN

A Jinshengchang pode personalizar o dispositivo completo, em vez de fornecer somente um módulo de comunicação.

Os serviços OEM e ODM podem incluir:

• Seleção e integração da sonda;
• Projeto de PCB LoRaWAN;
• Desenvolvimento de firmware de baixo consumo;
• Formato personalizado de dados uplink;
• Comandos downlink para configuração remota;
• Configuração das frequências regionais;
• Projeto de bateria e carregamento solar;
• Desenvolvimento de gabinete impermeável;
• Logotipo, etiqueta e embalagem personalizados;
• Seleção e planejamento de gateways;
• Integração com plataforma em nuvem;
• Suporte para aplicativos Android e iOS;
• Integração por MQTT, HTTP e API;
• Fabricação de protótipos;
• Testes de campo;
• Produção em lote.

O desenvolvimento personalizado de firmware LoRaWAN também pode utilizar intervalos adaptativos.

Por exemplo, o dispositivo pode transmitir com menor frequência quando as condições permanecem estáveis e aumentar a frequência quando ocorre uma mudança rápida de umidade.

Informações necessárias para solicitar uma cotação

Antes de preparar a proposta, recomendamos confirmar:

1. Qual cultura ou aplicação será monitorada?
2. Quais parâmetros precisam ser medidos?
3. Qual é a profundidade de medição?
4. Quantos pontos de monitoramento serão necessários?
5. Qual é o tamanho e a topografia da área?
6. Qual frequência LoRaWAN é permitida no país?
7. Qual deve ser o intervalo de transmissão?
8. O dispositivo precisa de bateria ou painel solar?
9. O projeto necessita de controle automático das válvulas?
10. Será utilizada a plataforma lora8 ou um servidor próprio?
11. É necessário personalizar gabinete, protocolo, logotipo ou embalagem?

Essas informações ajudam a selecionar a sonda, calcular a capacidade da bateria, definir a quantidade de gateways e preparar a configuração de comunicação.

Por que escolher a Jinshengchang Technology?

A Shenzhen Jinshengchang Technology Co., Ltd. possui experiência no desenvolvimento de GPS, comunicação LoRa, hardware embarcado, firmware de baixo consumo e plataformas IoT.

As capacidades técnicas incluem:

• Desenvolvimento de terminais LoRa e LoRaWAN;
• Integração de sensores agrícolas;
• Controle de válvulas de irrigação;
• Gateways LoRaWAN para ambientes internos e externos;
• Dispositivos com bateria e energia solar;
• Desenvolvimento de firmware em linguagem C;
• Plataformas web e aplicativos móveis;
• Integração por API;
• Implantação em servidor privado;
• Fabricação OEM e ODM;
• Suporte técnico e serviço pós-venda.

Essa abordagem é adequada para clientes que procuram um sistema agrícola completo, e não apenas uma sonda independente.

Conclusão

Um sensor de umidade do solo LoRaWAN pode fornecer dados importantes para irrigação inteligente, estufas, vinhedos, pomares, plantações e áreas verdes municipais.

Os melhores resultados dependem da combinação entre uma sonda confiável, instalação correta, cobertura adequada e regras de automação bem planejadas.

A integração de sensores de solo, válvulas LoRaWAN, gateways e uma plataforma centralizada transforma medições isoladas em um sistema completo de gerenciamento de água.

Para desenvolver um sensor agrícola LoRaWAN, gateway ou sistema personalizado de irrigação inteligente, entre em contato com a Shenzhen Jinshengchang Technology Co., Ltd.

Informações de contato

Empresa: Shenzhen Jinshengchang Technology Co., Ltd.
Contato: Wang Tao
E-mail: 397017470@qq.com
WhatsApp: +86 134 8088 1974
Telefone: +86 134 8088 1974 / +86 177 2242 0256
Site: www.lora8.net
Endereço: Sala 305, Ailian Chuangzhao Plaza, Distrito de Longgang, Shenzhen, Guangdong, China.