Desenvolvimento de uma Estação Meteorológica Inteligente projetada especificamente para Campos Esportivos

Abstract

Neste projeto foi desenvolvido uma estação meteorológica inteligente para utilização em centros de treinamentos esportivos e estádios de Futebol e Rugby na França. A proposta é a criação de uma rede de estações meteorológicas inteligentes modificáveis de acordo com as necessidades e uma plataforma IoT de visualização de dados em tempo real, cálculos de regressão e correlação, e predições, tais como modelos matemáticos para predição de pragas nos gramados, a fim de ter um monitoramento preciso de cada campo esportivo. Primeiramente, foi realizada uma análise comparativa entre as soluções do mercado quanto ao custo de implementação, tecnologia e se aceitava modificações. Logo após, contatou-se que o desenvolvimento de uma estação própria seria a melhor solução, pois ter-se-ia um controle total do projeto. Sendo assim, sensores de alta gama foram agregados à um primeiro protótipo através do protocolo SDI-12 realizando o envio de dados através da tecnologia LoRaWAN, uma comunicação utilizada para longas distâncias com um baixo consumo de energia. Em um segundo momento, múltiplas aprimorações e testes foram realizadas com relação à estrutura física e a programação embarcada. Entre elas, destaca-se a otimização de envio de dados através de um algoritmo de adaptação de taxa de envio (Adaptive Data Rate) relacionando com o nível de bateria e a força do sinal. Por fim, foi produzido a primeira geração de estações comunicando-se com um Cloud Local. Apesar da falta de componentes eletrônicos, foi possível se adequar e desenvolver um circuito impresso. A solução completa foi implementada em diferentes estádios e validada através de análises e verificações dos valores medidos.

In this project, a smart weather station was specially developed for use in sports training center and Football and Rugby stadiums in France. The proposal is to create a network of adaptable stations according to the needs and an IoT platform for real-time data visualization, regression and correlation calculations and predictions such as mathematical models to predict lawn turf diseases, in order to have a precise monitoring of each sports field. First, a comparative analysis was made between the solutions on the market with regard to implementation cost, technology and whether they were modifiable. Then it was concluded that the development of an in-house smart station would be a better solution, since the total-control of the project was required. Thus, high-end sensors were added to a first prototype using the SDI-12 protocol, sending data through LoRaWAN technology, a communication used for long distances and low-power applications. In a second moment, many upgrades and tests were performed regarding the physical structure and embedded programming. Among them, one can be highlighted, the optimization of data sending through an adaptive data rate algorithm relating it to battery level and signal strength. Finally, a first generation of smart weather station were produced, sending data to a local cloud. Despite the lack of electronic components, it was possible to adapt the circuit and develop a printed circuit board. The complete solution was implemented in different stadiums and validated through analysis and verification of the measured values.