Controle fuzzy espacialmente diferenciado para um sistema de irrigação

Traditional irrigation projects do not locally determine the water availability in the soil. Then, irregular irrigation cycles may occur: some with insufficient amount that leads to water deficit, other with excessive watering that causes lack of oxygen in plants. Due to the nonlinear nature of this problem and the multivariable context of irrigation processes, fuzzy logic is suggested to replace commercial ON-OFF irrigation system with predefined timing. Other limitation of commercial solutions is that irrigation processes either consider the different watering needs throughout plant growth cycles or the climate changes. In order to fulfill location based agricultural needs, it is indicated to monitor environmental data using wireless sensors connected to an intelligent control system. This is more evident in applications as precision agriculture. This work presents the theoretical and experimental development of a fuzzy system to implement a spatially differentiated control of an irrigation system, based on soil moisture measurement with wireless sensor nodes. The control system architecture is modular: a fuzzy supervisor determines the soil moisture set point of each sensor node area (according to the soil-plant set) and another fuzzy system, embedded in the sensor node, does the local control and actuates in the irrigation system. The fuzzy control system was simulated with SIMULINK® programming tool and was experimentally built embedded in mobile device SunSPOTTM operating in ZigBee. Controller models were designed and evaluated in different combinations of input variables and inference rules base

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Projetos de irrigação tradicionais não determinam localmente a disponibilidade de água no solo. Assim, podem ocorrer ciclos irregulares de irrigação: alguns insuficientes, o que provoca déficit de água; outros em demasia, o que causa falta de oxigenação nas plantas. Devido à natureza não-linear do problema e do ambiente multivariável de processos de irrigação, a lógica fuzzy é sugerida como substituta aos sistemas comerciais de irrigação tipo ON-OFF com temporização pré-definida. Outra limitação das soluções comerciais é que os processos de irrigação não atendem às diferentes necessidades hídricas dos ciclos de crescimento das culturas nem às mudanças nas variáveis climáticas. Dessa maneira, para atender necessidades agrícolas baseadas em localização, é indicado monitorar dados ambientais usando sensores sem fio, interligados a um sistema de controle inteligente. Isso é mais evidente em aplicações de agricultura de precisão. Este trabalho apresenta o desenvolvimento teórico e experimental de um sistema de controle fuzzy espacialmente diferenciado para um sistema de irrigação, baseado no sensoriamento da umidade do solo com nós sensores sem fio. A arquitetura do sistema de controle é modular: um sistema supervisório fuzzy determina o set point de umidade do solo da região de atuação do nó sensor (de acordo com o conjunto solo-plantaclima) e outro fuzzy, embarcado no nó sensor, faz o controle local e atua no sistema de irrigação. O sistema de controle fuzzy foi simulado com a ferramenta de programação SIMULINK® e foi construído experimentalmente como sistema embarcado em um dispositivo móvel SunSPOTTM operando com ZigBee. Modelos de controladores foram desenvolvidos e avaliados em diferentes combinações de variáveis de entrada e base de regras de inferência