Desenvolvimento de um tensiômetro automatizado com ESP32 para monitoramento contínuo da tensão da água no solo

O presente estudo aborda o contexto da agricultura de precisão, que busca otimizar o uso de recursos hídricos através do monitoramento contínuo do potencial matricial e da tensão da água no solo. Apesar da extrema relevância agronômica desse controle, a barreira estrutural do alto custo e da elevada complexidade técnica para o acesso às inovações eletrônicas restringe a adoção dessa tecnologia no ambiente agrícola, fato que mantém a dependência de equipamentos analógicos tradicionais que dificultam a operação rotineira ao exigir a realização de leituras presenciais e manuais. Diante desta problemática, o presente trabalho desenvolve um tensiômetro integrado ao conceito de Internet das Coisas (IoT), concebido como uma alternativa automatizada que atua no monitoramento da tensão da água no solo. O trabalho desenvolve o hardware por meio da integração entre a placa ESP32 e o sensor eletrônico de pressão diferencial MPX5100DP. A metodologia utiliza a linguagem de programação C++ no ambiente de desenvolvimento integrado para codificar o microcontrolador, o que configura o dispositivo para processar os sinais elétricos do sensor e realizar a transmissão direta de dados via rede Wi-Fi para os painéis de visualização gráfica na nuvem da plataforma ThingSpeak. A etapa de validação compara estatisticamente a leitura digital emitida pelo protótipo com o dado analógico extraído de um tensiômetro de referência equipado com coluna de mercúrio convencional. O primeiro protótipo apresentou uma Raiz do Erro Quadrático Médio (RMSE) de 0,6307 kPa e um Erro Absoluto Médio (MAE) de 0,5617 kPa, enquanto o segundo protótipo marca um RMSE de 0,6320 kPa e um MAE de 0,5360 kPa. A análise estatística de regressão linear comprova a elevada linearidade do equipamento ao apontar um coeficiente de determinação (R²) de 0,9987 e 0,9986 para os respectivos sensores. Adicionalmente, a aplicação do método analítico de Bland-Altman indica um viés sistemático de 0,37 kPa e 0,45 kPa. Por fim, conclui-se que o desempenho estatisticamente preciso, aliado ao baixo erro operacional que não afeta a tomada de decisão agronômica, atesta a viabilidade técnica do dispositivo eletrônico como uma ferramenta escalável para a medição do potencial hídrico no solo.

Resumo (inglês)

The present study addresses the context of precision agriculture, which seeks to optimize the use of water resources through continuous monitoring of matric potential and soil water tension. Despite the paramount agronomic relevance of such control, structural barriers, namely high costs and considerable technical complexity in accessing electronic innovations restrict the adoption of this technology in agricultural settings. Consequently, there remains a reliance on traditional analog equipment, which hinders routine operations by requiring manual, in-person reading. Considering this issue, this research develops a tensiometer integrated with the Internet of Things (IoT) framework, designed as an automated alternative for monitoring soil water tension. The hardware was developed by integrating an ESP32 microcontroller board with an MPX5100DP electronic differential pressure sensor. Methodologically, the microcontroller was programmed using C++ in an integrated development environment (IDE). This configuration enables the device to process the sensor's electrical signals and wirelessly transmit data via Wi-Fi to cloud-based graphical dashboards on the ThingSpeak platform. The validation phase statistically compared the digital readings generated by the prototype against analog data obtained from a reference tensiometer equipped with a conventional mercury column. The first prototype yielded a Root Mean Square Error (RMSE) of 0.6307 kPa and a Mean Absolute Error (MAE) of 0.5617 kPa, whereas the second prototype recorded an RMSE of 0.6320 kPa and an MAE of 0.5360 kPa. Statistical analysis via linear regression confirmed the equipment's high linearity, demonstrating coefficients of determination (R²) of 0.9987 and 0.9986 for the respective sensors. Additionally, the application of the Bland-Altman analytical method indicated systematic biases of 0.37 kPa and 0.45 kPa. In conclusion, the statistically precise performance, coupled with a low operational error that does not compromise agronomic decision-making, attests to the technical viability of the electronic device as a scalable tool for measuring soil water potential

Palavras-chave

Internet das Coisas Tensiômetros Agricultura de Precisão Irrigação Automação

Idioma

Português

Citação

LORENTE, D. H. Desenvolvimento de um tensiômetro automatizado com ESP32 para monitoramento contínuo da tensão da água no solo, 2026. 56 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Agronômica) - Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho", Jaboticabal, 2026.