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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40952| Título: | Sistema IoT baseado em LoRa para monitoramento e mapeamento de operações agrícolas em áreas de baixa conectividade |
| Título(s) alternativo(s): | LoRa-enabled IoT system for monitoring and mapping of agricultural field operations in low-connectivity areas |
| Autor(es): | Biasotto, Lais Marcela Zocatelli |
| Orientador(es): | Bertogna, Eduardo Giometti |
| Palavras-chave: | Internet das coisas Agricultura de precisão Comunicação e tecnologia Internet of things Precision farming Communication and technology |
| Data do documento: | 29-Jul-2026 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Campo Mourao |
| Citação: | BIASOTTO, Lais Marcela Zocatelli. Sistema IoT baseado em LoRa para monitoramento e mapeamento de operações agrícolas em áreas de baixa conectividade. 2026. Dissertação (Mestrado em Inovações Tecnológicas) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2026. |
| Resumo: | A expansão da agricultura de precisão tem ampliado o uso de tecnologias de sensoriamento, comunicação e análise de dados no monitoramento de operações agrícolas. No entanto, a baixa disponibilidade de conectividade em áreas rurais e o custo de soluções comerciais ainda limitam a adoção dessas ferramentas em determinadas propriedades e atividades de campo. Nesse contexto, este trabalho propõe o desenvolvimento e a avaliação funcional de um sistema IoT de baixo custo, baseado em comunicação LoRa, para o monitoramento e mapeamento geoespacial de operações agrícolas em áreas com baixa conectividade. A proposta está inserida no contexto da agricultura de precisão, que utiliza tecnologias de sensoriamento, comunicação e análise de dados para apoiar o manejo localizado das culturas, a rastreabilidade das operações e o uso mais eficiente dos insumos agrícolas. O sistema desenvolvido foi estruturado em três unidades principais: unidade de campo, unidade de gateway e unidade de monitoramento em nuvem. A unidade de campo, instalada na máquina agrícola, integra microcontrolador STM32, módulo LoRa E220-900T22D, receptor GPS, transceptor CAN, módulo de cartão microSD e interface local composta por display OLED e teclado matricial. Essa unidade é responsável pela organização dos registros operacionais, armazenamento local e transmissão dos dados ao gateway. A unidade de gateway, composta por ESP32-WROOM-32 e módulo LoRa E220-900T22D, realiza a recepção dos pacotes transmitidos e o encaminhamento das informações para a infraestrutura em nuvem. Para armazenamento e visualização, foram utilizados o InfluxDB, voltado ao gerenciamento de dados temporais, e o Grafana, empregado na construção de dashboards com gráficos, indicadores e mapas. A avaliação funcional foi realizada com registros reais previamente coletados em uma operação agrícola de aplicação de vinhaça, contendo informações como vazão aplicada, taxa alvo, velocidade, rotação do motor, torque e coordenadas geográficas. Os resultados demonstraram o funcionamento integrado da arquitetura proposta, contemplando armazenamento local, transmissão LoRa, recepção pelo gateway, armazenamento em nuvem e visualização em ambiente web. O dashboard desenvolvido permitiu acompanhar o deslocamento da máquina, identificar regiões com e sem aplicação, observar desvios entre vazão aplicada e taxa alvo e analisar variações operacionais ao longo da atividade. A análise conjunta da vazão, da velocidade e do funcionamento do motor permitiu distinguir oscilações transitórias associadas às manobras e ao acionamento da bomba de desvios persistentes, além de atribuir diagnósticos operacionais prováveis às ocorrências identificadas. Os mapas geoespaciais possibilitaram relacionar essas condições aos locais em que foram registradas. Além disso, a verificação preliminar da comunicação LoRa em ambiente externo indicou a viabilidade do envio de dados entre os módulos em uma condição prática de afastamento. Conclui-se que a solução proposta apresenta potencial como alternativa acessível para apoio ao monitoramento de máquinas agrícolas, contribuindo para a rastreabilidade, a análise operacional e a tomada de decisão em cenários rurais com limitação de conectividade. |
| Abstract: | The expansion of precision agriculture has increased the use of sensing, communication, and data analysis technologies for monitoring agricultural operations. However, the low availability of connectivity in rural areas and the cost of comercial solutions still limit the adoption of these tools in certain properties and field activities. In this context, this study proposes the development and functional evaluation of a lowcost IoT system based on LoRa communication for the monitoring and geospatial mapping of agricultural operations in areas with low connectivity. The proposal is inserted in the context of precision agriculture, which uses sensing, communication, and data analysis technologies to support localized crop management, operational traceability, and the more efficient use of agricultural inputs. The developed system was structured into three main units: field unit, gateway unit, and cloud monitoring unit. The field unit, installed on the agricultural machine, integrates an STM32 microcontroller, an E220-900T22D LoRa module, a GPS receiver, a CAN transceiver, a microSD card module, and a local interface composed of an OLED display and a matrix keypad. This unit is responsible for organizing operational records, local storage, and data transmission to the gateway. The gateway unit, composed of an ESP32-WROOM-32 and an E220-900T22D LoRa module, receives the transmitted packets and forwards the information to the cloud infrastructure. For data storage and visualization, InfluxDB was used for time-series data management, and Grafana was employed to build dashboards with charts, indicators, and maps. The functional evaluation was carried out using real records previously collected during an agricultural vinasse application operation, containing information such as applied flow rate, target rate, speed, engine rotation, torque, and geographic coordinates. The results demonstrated the end-to-end operation of the proposed system, including local storage, LoRa transmission, gateway reception, cloud storage, and visualization in a web environment. The developed dashboard made it possible to monitor the machine displacement, identify regions with and without application, observe deviations between the applied flow rate and the target rate, and analyze operational variations throughout the activity. The combined analysis of flow rate, speed, and engine status made it possible to distinguish transient fluctuations associated with maneuvers and pump activation from persistent deviations, as well as to assign probable operational diagnoses to the identified occurrences. The geospatial maps enabled these conditions to be associated with the locations where they were recorded. In addition, the preliminary verification of LoRa communication in an outdoor environment indicated the feasibility of data transmission between the modules under a practical distance condition. It is concluded that the proposed solution has potential as an accessible alternative to support the monitoring of agricultural machines, contributing to traceability, operational analysis, and decision-making in rural scenarios with limited connectivity. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40952 |
| Aparece nas coleções: | CM - Programa de Pós-Graduação em Inovações Tecnológicas |
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