Rega Inteligente: Reduzindo o consumo de água da horta da escola com aplicação de robótica.

1. Título: Rega Inteligente: Reduzindo o consumo de água da horta da escola com aplicação de robótica. 2. Resumo A escassez de água é um desafio crescente em todo o mundo, e a agricultura é um dos setores que consomem uma grande quantidade desse recurso vital. Nesse contexto, hortas escolares têm se tornado uma maneira eficiente de educar as crianças sobre a importância da alimentação saudável e sustentável. No entanto, essas hortas geralmente requerem uma quantidade significativa de água para a irrigação, o que pode ser problemático, especialmente em regiões onde a água é limitada. Este trabalho procura viabilizar o uso da robótica como uma solução inovadora para reduzir o consumo de água em hortas escolares. A aplicação de tecnologias robóticas pode ajudar a otimizar o uso da água, minimizando o desperdício e fornecendo a quantidade adequada de água para as plantas. Primeiramente, implementamos sensores de umidade do solo em conjunto com sistemas de irrigação automatizados. Esses sensores monitoram continuamente a umidade do solo e acionam o sistema de irrigação apenas quando necessário. Isso evita a rega excessiva e reduz significativamente o consumo de água, garantindo que as plantas recebam a quantidade correta de umidade. 3. Introdução Durante as aulas de robótica em 2022, os alunos foram introduzidos aos conceitos fundamentais da robótica e programação. Ao longo do período, eles tiveram a oportunidade de aplicar o conhecimento adquirido em diversos projetos práticos, incluindo a criação de um sistema de rega inteligente. Utilizamos o vídeo "Como fazer um robô de rega inteligente #ManualMaker Aula 6, Vídeo 2" do canal Manual do Mundo como base para o desenvolvimento do projeto. No encerramento do ano letivo, durante a culminância das eletivas, os alunos apresentaram o resultado do seu trabalho. A rega inteligente que eles criaram consistia em um sistema automatizado capaz de monitorar e controlar o fornecimento de água para a horta escolar. No entanto, ainda enfrentávamos alguns desafios, pois eram necessários alguns ajustes para garantir o funcionamento perfeito do projeto. Essa iniciativa não apenas proporcionou aos estudantes uma compreensão mais profunda dos princípios da robótica, mas também promoveu a conscientização sobre a importância da sustentabilidade e do uso responsável dos recursos naturais. Além disso, a implementação da rega inteligente na horta escolar serviu como um exemplo prático de como a tecnologia pode contribuir para a adoção de práticas agrícolas mais sustentáveis. 4. Justificativa A implementação de um sistema de rega inteligente, utilizando conceitos de robótica, na escola traz uma série de benefícios, tanto relacionados aos impactos ambientais quanto os educacionais. Em relação aos impactos ecológicos, a rega inteligente oferece uma solução sustentável para o uso eficiente dos recursos hídricos. Ao monitorar continuamente a umidade do solo por meio de sensores, o sistema fornece água apenas quando necessário, evitando desperdícios e reduzindo o consumo. Isso resulta em uma utilização mais eficiente dos recursos naturais, preservando o meio ambiente e promovendo a conscientização ambiental entre os estudantes. Além destes benefícios, a implementação deste projeto na escola também traz impactos educacionais significativos. Ao trabalhar com tecnologias como robótica e Arduino, os alunos têm a oportunidade de vivenciar na prática os conceitos aprendidos em sala de aula, aprimorando suas habilidades em ciência, tecnologia, engenharia e matemática (STEM). Eles podem projetar, construir e programar o sistema de rega inteligente, desenvolvendo competências como resolução de problemas, pensamento crítico e colaboração. Adicionalmente, a implementação de tecnologias avançadas na educação, como a rega inteligente, permite que os alunos estejam em sintonia com o mundo atual, cada vez mais digital e tecnológico. Essa abordagem educacional estimula a curiosidade, o interesse pela aprendizagem e a criatividade dos estudantes, preparando-os para os desafios do século XXI. Considerando os impactos ambientais positivos, os benefícios educacionais, a implementação de uma rega inteligente na escola, surge como uma estratégia valiosa para promover a sustentabilidade, o aprendizado prático e o desenvolvimento das habilidades necessárias para os alunos se tornarem cidadãos conscientes e preparados para o futuro. 5. Questão problema Ter uma horta na escola apresenta seus desafios, sendo um deles a questão da irrigação, que deve ocorrer diariamente, inclusive aos finais de semana quando não há professores ou alunos presentes. No entanto, automatizar a rega com um disparador temporal se torna inviável, pois mesmo quando chove, a irrigação ocorrerá, resultando em desperdício de água. Como resultado, a irregularidade na irrigação compromete a qualidade dos produtos cultivados. 6. Metodologia A implementação da rega inteligente se deu inicialmente na parte teórica da robótica, onde iniciamos com o vídeo "Como fazer um robô de rega inteligente #ManualMaker Aula 6, Vídeo 2" do canal Manual do Mundo, porém realizamos alguns ajustes tanto no código quanto no projeto como um todo. Na tabela 1 podemos visualizar os materiais necessários para a montagem da rega do projeto. Quantidade Descrição 01 un. Arduino uno 01 un. Protoboard 01 un. Display LCD 16x2 01 un. Potenciômetro linear 10k 01 un. Sensor de umidade do solo 01 un. Válvula solenoide 12 volts 01 un. Fonte 12 volts 03 un. Leds (cores variadas) 03 un. Resistor 220 R 01 un. Módulo Relé 5V 30 m Cabo flat 26 AWG 20 un. Jumper (15 a 20 cm) 10 un. Tubo Termo retrátil 03 un. Engate rápido para mangueira de água 50 m Mangueira furada para irrigação ½” 20 m Mangueira preta de irrigação 2” 20 un. Conectores de mangueira de irrigação 05 un. Redutor de 2” para 1” 05 un. Redutor de 1” para ½” 10 un. Cotovelos de irrigação ½” 05 un. Conector final de linha de irrigação ½” - Ferro de Solda - Estanho - Pasta de solda - Alicates - Chaves de fenda e Philips - Fita isolante 01 un. Caixa protetora do sistema 01 Pistola de cola quente - Tubos de cola quente - Tesoura Tabela 1. Materiais necessários O código utilizado no Arduino já realizada as alterações do modelo base é: // variáveis do programa int ledVermelho = 4; //led que indica quando nao esta regando int ledAzul = 3; //led que indica qaundo esta regando int ledBranco = 2; //led que indica que a rega esta ligada const int pinoSensor = A3; // variavel do sensor de umidade const int pinoValvula = 5; //variavel da valvula solenoide const int limiarSeco = 60; // variavel que define a umidade do solo (se estiver abaixo deste nivel liga a valvula) const float tempoRega = 10; // variavel do tempo de rega em segundos int umidadeSolo = 0;//variavel que amarzena os valores lidos pelo sensor void setup()//função para inicializar o codigo { pinMode(pinoValvula, OUTPUT);//comando que define o pino da valvula como saida pinMode (pinoSensor,INPUT);//comando que define o pino do sensor como entrada digitalWrite(pinoValvula, HIGH);//comando para inicializar a valvula desligada Serial.begin(9600);//comando para realizar comunicação serial digitalWrite(ledBranco, HIGH);//comando para ligar o led branco } void loop() //função de loop para repetir sempre tudo que estiver entre as chaves{} { for(int i=0; i < 5; i++)//função para inicializar o sensor e realizar 5 leituras por segundo { umidadeSolo = analogRead(pinoSensor);//comando que atribui a umidade do solo aos valores lidos pelo sensor umidadeSolo = map(umidadeSolo, 1023, 0, 0, 100);//comando que tranforma os valores lido pelo sensor de 0 a 1023 para 0 a 100 delay(2000);//atraso de 1 segundo Serial.println(umidadeSolo);//comando para printar a umidade do solo no monitor serial } if(umidadeSolo < limiarSeco)//função que liga a valvula se a umidade do solo estiver abaixo do nivel { digitalWrite(ledAzul,HIGH);//comando que liga o led azul digitalWrite(ledVermelho,LOW);//comando que desliga o led vermelho digitalWrite(pinoValvula, LOW);//comando que liga a valvula delay(tempoRega*1000);//comando que realiza a conversão do tempo de rega de milisegundos para segundos digitalWrite(pinoValvula, HIGH);//comando que desliga a valvula digitalWrite(ledAzul,LOW);//comando que desliga o led azul digitalWrite(ledVermelho,HIGH); //comando que liga o led vermelho } else // função que faz a rega permanecer desligada se o solo estiver umido { digitalWrite(pinoValvula, HIGH);//comando que faz a valvula permanecer desligada digitalWrite(ledAzul,LOW);//comando que faz o led azul permanecer desligado digitalWrite(ledVermelho,HIGH); //comando que faz o led vermelho permanecer ligado } } Referências https://www.youtube.com/watch?v=_xRyePvaMqU