Estudo de uma solução para monitoramento remoto da umidade de solo por meio da tecnologia FRID e sensores capacitivos

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Castilho, Leonardo Henrique dos Santos
• Orientador(a): Pichorim, Sérgio Francisco
• Banca de defesa: Schneider Júnior, Bertoldo , Cunha, José Carlos da , Pichorim, Sérgio Francisco
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Solos - Umidade - Medição; Sistemas de identificação por radiofrequência; Sensores; Deslizamentos (Geologia); Agricultura de precisão; Método de reflexão sísmica - Processamento de dados; Soil moisture - Measurement; Radio frequency identification systems; Sensors; Landslides; Precision farming; Seismic reflection method - Data processing
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28761

A análise da umidade do solo tem sido cada vez mais necessária na agricultura de precisão bem como na mitigação de riscos de deslizamento de terra. Desta forma, o uso de sensores capacitivos combinado à tecnologia RFID demonstra ser uma ótima alternativa para a leitura remota da umidade do solo. Desta forma, este trabalho explora as características e funcionalidades de uma solução com este arranjo, focado em duas abordagens principais, uma envolvendo o estudo de reflexões RF no âmbito do RFID, e outra relacionada ao estudo da sensibilidade dos sensores de umidade considerando a influência de duas variáveis intrínsecas do solo: temperatura e pH. Desta maneira, ensaios realizados com as tags posicionadas em diferentes alturas (1,4 e 1,7 metros) e distâncias (0,4 a 8 metros) mostram como a propagação do sinal de transmissão pode ser complexa e como as reflexões dos sinais podem produzir resultados construtivos e destrutivos na potência de recepção. Ainda nesse contexto, uma comparação dos dados coletados por um analisador de espectro com simulações usando o modelo Dieletryc Canyon foi apresentada como um caso de estudo para prever a perda de potência do sinal em função da distância entre as antenas de transmissão e recepção, considerando ambientes com quatro reflexões (duas paredes, teto e solo) e apenas uma reflexão (solo). No âmbito dos sensores capacitivos interdigitais, demonstrou-se nos resultados uma alta sensibilidade à temperatura para solo úmido e baixa para solo seco, justificada pela influência da temperatura na permissibilidade elétrica da água. Em contrapartida, no experimento de pH, o sensor capacitivo inserido em soluções de pH 4,0, 7,0 e 10 por 60 minutos demonstrou insensibilidade para todas elas. Já nos experimentos de umidade, foram realizados ensaios preliminares que demonstraram coeficientes de determinação (R²) maiores que 0,9, e em ambiente externo, onde foi possível mostrar a sensibilidade do sensor aos fluxos internos de água no solo. Por fim, no tópico de conclusão, são discutidos os resultados obtidos neste trabalho e aspectos correlatos ao RFID, como distância máxima de leitura, vida útil das baterias e os limites do modelo Dieletryc Canyon apresentado, assim como algumas vantagens e desvantagens no uso dos sensores capacitivos interdigitais considerando a influência da temperatura para medir a umidade do solo, e novas possíveis ramificações para este trabalho.