🌱 AgroSmart — Irrigação Inteligente: Simulação IoT e Lógica Preditiva

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📋 Sobre o Projeto

O AgroSmart é um sistema de irrigação automatizada focado em eficiência hídrica. Em vez de ligar a água por timer cego, o sistema decide quando e quanto irrigar com base em dados físicos (sensores) e dados web (previsão climática) em tempo real.

Nesta versão, foi desenvolvido um Gêmeo Digital (Simulação) na plataforma Wokwi, provando a viabilidade do software, da lógica preditiva e da comunicação em nuvem sem custos iniciais de hardware.

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🗂️ Estrutura do Repositório

AgroSmart/
├── src/
│   └── main.cpp          # Firmware do ESP32 (C++) — lógica IoT + MQTT
├── backend/
│   ├── main.py           # API FastAPI — bridge HTTP↔MQTT + consulta clima
│   ├── requirements.txt  # Dependências Python
│   └── .env.example      # Modelo de variáveis de ambiente (copiar para .env)
├── mobile-app/
│   └── index.html        # App mobile web — painel de controle MQTT
├── .gitignore
├── diagram.json          # Circuito Wokwi (ESP32 + DHT22 + Potenciômetro + LED)
├── platformio.ini        # Configuração PlatformIO
├── wokwi.toml            # Configuração da simulação Wokwi
└── README.md

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🏗️ Arquitetura do Sistema

┌─────────────────┐      MQTT (Pub) a cada 2s     ┌──────────────────┐
│  ESP32 (Wokwi)  │ ──────────────────────────►   │                  │
│                 │   agrosmart/telemetria/solo     │  HiveMQ Public   │
│  • DHT22        │   agrosmart/telemetria/temp     │  Broker          │
│  • Potenciômetro│ ◄─────────────────────────── │  broker.hivemq   │
│  • LED (Bomba)  │      MQTT (Sub) comandos        │  .com:1883       │
└─────────────────┘   agrosmart/comando/bomba       └────────┬─────────┘
                                                             │ MQTT (Sub/Pub)
                                                    ┌────────▼─────────┐
                                                    │  Backend FastAPI  │
                                                    │  Python           │
                                                    │                   │
                                                    │  GET  /           │
                                                    │  GET  /telemetria │
                                                    │  GET  /clima ─────┼──► OpenWeatherMap
                                                    │  GET  /decisao    │
                                                    │  POST /bomba      │
                                                    └────────┬─────────┘
                                                             │ HTTP REST
                                                    ┌────────▼─────────┐
                                                    │  App Mobile Web   │
                                                    │  HTML5/CSS3/JS    │
                                                    │                   │
                                                    │  • Gauges sensores│
                                                    │  • Previsão clima │
                                                    │  • Decisão prediti│
                                                    │  • Controle bomba │
                                                    │  • Modo Auto/Manual│
                                                    └──────────────────┘

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🔧 Tópicos MQTT

Tópico	Direção	Payload	Descrição
agrosmart/telemetria/solo	ESP32 → Broker	"42" (%)	Umidade do solo — potenciômetro mapeado 0–100%
agrosmart/telemetria/temperatura	ESP32 → Broker	"24.5" (°C)	Temperatura lida pelo DHT22
agrosmart/comando/bomba	App/Backend → ESP32	"LIGAR" / "DESLIGAR"	Controle remoto da bomba
agrosmart/status/bomba	ESP32 → Broker	"BOMBA_LIGADA" / "BOMBA_DESLIGADA"	Confirmação do estado do relé

O ESP32 publica telemetria a cada 2 segundos. O app mobile consome os dados via backend a cada 2 segundos.

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🚀 Como Executar

1. Simulação Wokwi (ESP32)

1. Acesse o projeto diretamente: https://wokwi.com/projects/466022879727959041
2. Clique em ▶ para iniciar — o ESP32 conecta automaticamente ao broker HiveMQ
3. Ajuste o potenciômetro para simular a umidade do solo (0–100%)
4. Monitore o Serial Monitor para ver os logs de telemetria e conexão MQTT

2. Backend FastAPI

cd backend

# Instalar dependências
pip install -r requirements.txt

# Configurar variáveis de ambiente
cp .env.example .env
# Edite o .env — sem a chave OpenWeather o backend roda em modo demo

# Subir o servidor
uvicorn main:app --reload --host 0.0.0.0 --port 8000

# Subir um servidor http pra usar o app/html no celular
cd mobile-app
python -m http.server 8080

Documentação interativa dos endpoints: http://localhost:8000/docs

3. App Mobile

Abra mobile-app/index.html no navegador do celular ou computador.

1. No campo de endereço, coloque http://localhost:8000
2. Clique em Conectar
3. Os dados atualizam automaticamente a cada 2 segundos

Testando no celular: use o IP local da sua máquina (ex: http://192.168.1.x:8000) em vez de localhost.

4. Monitorar via HiveMQ (opcional)

Acesse broker.hivemq.com → Connect → assine o tópico agrosmart/# para ver todas as mensagens em tempo real.

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🧠 Lógica Preditiva

O backend cruza os dados do sensor de solo com a previsão climática antes de decidir:

Solo < 30%  E  sem chuva prevista  →  IRRIGAR   (aciona bomba)
Solo < 30%  E  chuva prevista      →  AGUARDAR  (economiza água)
Solo >= 30%                        →  SOLO ADEQUADO

No Modo Automático do app, o sistema executa o comando sugerido sem intervenção manual.

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📱 Funcionalidades do App Mobile

• Gauges em tempo real — umidade do solo e temperatura com cores de alerta (verde/amarelo/vermelho)
• Previsão climática — probabilidade de chuva nas próximas 24h via OpenWeatherMap
• Decisão preditiva — card visual com resultado IRRIGAR / AGUARDAR / SOLO ADEQUADO
• Controle manual da bomba — botões LIGAR/DESLIGAR publicam direto no broker via backend
• Modo Automático — liga/desliga a bomba automaticamente pela lógica preditiva (sem repetir comandos desnecessários)
• Log de eventos — registro em tempo real de todas as ações e comunicações

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🌐 Endpoints da API

Método	Rota	Descrição
GET	/	Health-check — confirma que o servidor está online
GET	/telemetria	Últimas leituras dos sensores recebidas via MQTT
GET	/clima	Previsão de chuva 24h (cache de 10min por padrão)
GET	/decisao	Decisão preditiva cruzando solo + clima
POST	/bomba	Envia {"comando": "LIGAR"} ou {"comando": "DESLIGAR"}

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🛠️ Tecnologias Utilizadas

Camada	Tecnologia
Microcontrolador	ESP32 (simulado no Wokwi)
Firmware	C++ / Arduino Framework (PlatformIO)
Protocolo IoT	MQTT — broker público HiveMQ
Backend	Python 3 / FastAPI / Paho-MQTT / HTTPX
API Climática	OpenWeatherMap (plano gratuito)
App Mobile	HTML5 / CSS3 / JavaScript puro
Simulação	Wokwi Online Simulator

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📦 Dependências do Firmware (PlatformIO)

knolleary/PubSubClient              — Cliente MQTT para ESP32
beegee-tokyo/DHT sensor library for ESPx — Driver do sensor DHT22

📦 Dependências do Backend (Python)

fastapi       — Framework da API REST
uvicorn       — Servidor ASGI
httpx         — Requisições HTTP assíncronas (OpenWeatherMap)
paho-mqtt     — Cliente MQTT em background
python-dotenv — Leitura do arquivo .env