Irrigador Automático

Vídeo do sistema:

Registro de testes: https://1drv.ms/w/c/11003e87cfbcc96d/EaLHpej2h81Ovfr5hyHNWkgBq5SkPecqjYCpnD6vC409gA?e=1whbhg

Sumário

• Descrição do sistema
• Componentes utilizados
• Linguagens de programação utilizadas
• Framework utilizado
• Softwares utilizados
• Regras de negócio
• Requisitos funcionais
• Requisitos não funcionais
• Diagrama de casos de uso
• Imagens do sistema
  • Imagens do aplicativo
  • Imagens do circuito

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Descrição do sistema:

O Smart Irrigator irriga o solo de forma automática de acordo com os níveis de umidade mínima e máxima definidas pelo usuário. O sistema consiste em um aplicativo desenvolvido com React Native e um ESP8266 (um microcontrolador) configurado como Web Server, capaz de receber e responder requisições HTTP.

No aplicativo, o usuário precisa primeiramente especificar a URL do ESP8266 (em “Gerenciar ESP8266”), após isso, na tela de início, basta clicar no botão de conectar e o aplicativo irá tentar sincronizar com o microcontrolador. Quando a sincronização é bem-sucedida, o app exibe a mensagem “Sincronizado”, caso ocorra algum erro, é exibida a mensagem “Erro de comunicação. Não sincronizado”.

Na tela de Início, o usuário pode acompanhar o nível de umidade do solo, o status da bomba (Ligada ou Desligada) e verificar se o app está ou não sincronizado com o microcontrolador.

Acessando o menu, o usuário pode navegar entre as telas do app. Na tela “Definir níveis de umidade” o usuário pode especificar os níveis de umidade mínimo e máximo que o microcontrolador deve considerar para realizar as irrigações. No menu, ao clicar em “Gerenciar bomba”, é exibido uma tela onde o usuário pode especificar as características da bomba de água, como a potência (em watts) e a vazão (em litros por hora). Nessa mesma tela, o usuário tem acesso ao controle manual, habilitando esse controle, o sistema para de irrigar o sistema de forma automática e passa o controle para o usuário, que pode ligar e desligar a bomba de água através dos botões do app.

O aplicativo também permite gerar gráficos referente ao consumo de água e energia nos períodos especificados pelo usuário.

Componentes utilizados:

• 1 NodeMCU ESP8266;

• 1 Módulo Relé de 1 canal 5V;

• 1 Diodo IN4007;

• 1 Protoboard;

• Jumpers;

• 1 Bomba de água;

• 1 Módulo sensor de umidade do solo;

• 1 Transistor BC548;

• 1 Resistor 1K ohms ¼W.

Linguagens de programação utilizadas:

• C++;

• JavaScript.

Framework utilizado:

• React native.

Softwares utilizados:

• IDE Arduino;

• Visual Studio Code.

Regras de negócio:

1. O sistema deve cadastrar os dados de uma única bomba de água;

2. Por padrão, enquanto o usuário não alterar os níveis de umidade mínima e máxima, estes atributos devem valer respectivamente 20% e 40%;

3. O aplicativo deve sincronizar com um único esp8266;

4. O sistema deve permitir o cadastro de no máximo 15 sensores de umidade.

Requisitos funcionais:

1. O sistema deve usar o ESP8266 como um Web Server capaz de receber e responder requisições HTTP para controle e monitoramento;

2. O sistema deve medir o nível de umidade do solo através do ESP8266 e permitir que ele envie esses dados ao aplicativo quando solicitado;

3. O sistema deve exibir no aplicativo o nível de umidade do solo retornado pelo ESP8266;

4. O sistema deve identificar o status da bomba de água (“Ligada” ou “Desligada”) por meio do ESP8266 e enviar essas informações ao aplicativo quando solicitado;

5. O sistema deve exibir no aplicativo o status da bomba de água (“Ligada” ou “Desligada”) retornado pelo ESP8266;

6. O sistema deve sincronizar automaticamente o nível de umidade e o status da bomba de água entre o aplicativo e o ESP8266 a cada intervalo de tempo de no máximo 5 segundos;

7. O sistema deve cessar as requisições de sincronização e notificar o usuário após 3 tentativas malsucedidas seguidas, permitindo novas requisições apenas mediante solicitação do usuário;

8. O sistema deve permitir que o usuário configure os níveis de umidade mínima e máxima do solo pelo aplicativo e envie esses dados ao ESP8266;

9. O sistema deve salvar os níveis de umidade mínima e máxima enviados pelo aplicativo na memória EEPROM do ESP8266;

10. O sistema deve ligar a bomba de água automaticamente quando a umidade do solo estiver abaixo do nível mínimo e desligá-la quando atingir o nível máximo, caso o controle manual esteja desativado;

11. O sistema deve permitir que o usuário especifique a vazão (em litros por hora) e a potência (em watts) da bomba de água utilizada através do aplicativo;

12. O sistema deve registrar as datas e horários de início e término das irrigações pelo ESP8266 e permitir que esses dados sejam enviados ao aplicativo quando solicitado;

13. O sistema deve salvar no aplicativo os registros de irrigação retornados pelo ESP8266;

14. O sistema deve gerar gráficos no aplicativo referentes ao consumo de água (em litros) e energia (em kWh) com base em um período especificado pelo usuário;

15. O sistema deve permitir que o usuário escolha a unidade de tempo para exibição dos gráficos de consumo, com as opções de diário, dias, semanas e meses;

16. O sistema deve incluir a funcionalidade de controle manual no aplicativo, permitindo que o usuário ligue e desligue a bomba de água por meio de botões e suspenda a irrigação automática quando ativado;

17. O sistema deve salvar os dados no aplicativo em arquivos no formato “txt”;

18. O sistema deve permitir que o usuário cadastre mais de um sensor de umidade do solo.

Requisitos não funcionais:

1. O sistema deve ser intuitivo e fácil de usar, promovendo uma experiência acessível para o usuário.

2. O sistema deve apresentar telas simples e objetivas, focando na clareza das informações.

3. O sistema deve garantir que as opções de navegação estejam claramente identificadas e facilmente acessíveis por meio do menu.

4. O sistema deve disponibilizar a interface em português.

5. O sistema deve adotar uma cor de fundo escura nas telas do aplicativo para minimizar o cansaço visual do usuário.

6. O sistema deve utilizar uma paleta de cores composta por tons de verde, azul e branco, garantindo uma interface visualmente agradável.

Diagrama de casos de uso:

Imagens do sistema:

Imagens do aplicativo:

1. Tela de início

2. Menu

3. Tela para definir níveis de umidade:

4. Tela para gerenciar a bomba de água e controle manual:

5. Tela para gerar gráficos:

6. Tela para especificar o endreço do ESP8266:

Imagens do circuito:

1. ESP8266 no protoboard:

2. Módulo relé:

3. Sensor de umidade do solo (espetado na terra):

4. Bomba de água:

5. Circuito completo:

6. Solo sendo irrigado:

Observações:

O único requisito funcional não implementado foi o de adicionar sensores. Isso pois o microcontrolador utilizado possui apenas uma porta analógica (tipo de porta necessária para receber as leituras do sensor). Uma possível solução para esse problema é acoplar um circuito integrado que funcione como comutador e ajustar o código.