# Sistema de Irrigação Inteligente com ESP32 para Agricultura de Precisão ## Identificação **Aluno:** Lucas Víctor Ferreira de Araújo **Matrícula:** 211063194 **Disciplina:** Fundamentos de Sistemas Embarcados **Semestre:** 2025/2 --- ## 1. Objetivo O presente trabalho propõe o desenvolvimento de um **sistema de irrigação inteligente baseado em ESP32**, com foco na **agricultura de precisão**. O sistema integra sensores ambientais e de solo, módulos de controle, câmeras e conectividade IoT, permitindo **decisões automáticas de irrigação** adaptadas ao tipo de cultura plantada. Busca-se promover a **eficiência no uso de recursos hídricos**, o **monitoramento remoto** e o **controle automatizado**, utilizando tecnologias acessíveis e de código aberto. --- ## 2. Descrição do Produto ### 2.1 Funções Principais - Leitura de **umidade do solo**, **temperatura** e **umidade do ar**. - Acionamento automático da bomba d’água via **módulo relé**. - Envio de imagens do campo por **ESP32-CAM**. - Armazenamento e visualização de dados em **dashboard web**. - Configuração de **limiares de irrigação por tipo de planta**. ### 2.2 Público-Alvo e Aplicações Voltado para **pequenos e médios produtores agrícolas**, pesquisadores e desenvolvedores de tecnologia rural que buscam **otimizar a irrigação e o monitoramento de plantações** com baixo custo. ### 2.3 Componentes e Funções | Componente | Função | Observação | |-------------|--------|-------------| | ESP32 | Unidade central de controle | Processamento e conectividade Wi-Fi | | Sensor de umidade do solo (capacitivo) | Mede teor de umidade | Alta precisão e durabilidade | | Sensor DHT22 | Mede temperatura e umidade do ar | Dados climáticos locais | | ESP32-CAM | Captura imagens do campo | Suporte a streaming Wi-Fi | | Módulo Relé 5V | Aciona bomba d’água | Interface segura de potência | | Fonte 5V/12V | Alimentação | Dependente da bomba usada | --- ## 3. Análise Técnica O sistema proposto combina **sensoriamento, controle e conectividade IoT** em um fluxo distribuído. O ESP32 atua como nó inteligente, responsável por processar leituras locais e comunicar-se com o servidor para registro e análise. Principais desafios técnicos: - Calibração de sensores de solo. - Estabilidade de conexão Wi-Fi em áreas rurais. - Consumo energético (uso de *Deep Sleep*). - Sincronização entre câmeras e sensores. --- ## 4. Proposta de Reprodução com ESP32 ### 4.1 Descrição do Funcionamento 1. O sensor de umidade envia leituras periódicas ao ESP32. 2. O microcontrolador compara os valores com o limiar definido para o tipo de planta. 3. Caso o solo esteja seco, o relé é acionado para ativar a bomba d’água. 4. Dados e imagens são enviados via Wi-Fi para o servidor. 5. O servidor processa e exibe as informações no dashboard web. --- ### 4.2 Diagrama Conceitual Geral (Mermaid) ```mermaid flowchart TB A[🌱 Sensores de Solo e Ambiente] --> B[⚙️ ESP32 - Processamento Local] C[📷 ESP32-CAM - Captura de Imagens] --> B B --> D[☁️ Servidor Web / Nuvem] D --> E[📊 Dashboard e Interface Web] B --> F[💧 Relé + Bomba d'Água - Irrigação] style A fill:#e3f9e5,stroke:#2f8f2f,stroke-width:2px style B fill:#f2f2f2,stroke:#555,stroke-width:2px style C fill:#eaf3fc,stroke:#357edd,stroke-width:2px style D fill:#fff3e0,stroke:#f5a623,stroke-width:2px style E fill:#f0e6ff,stroke:#7b2ff7,stroke-width:2px style F fill:#d4f5ff,stroke:#0aa3c2,stroke-width:2px ``` ----- ### 4.3 Arquitetura Interna do Nó ESP32 (Mermaid) ```mermaid flowchart TB A[🌡️ Sensores: Solo, DHT22, LDR] --> B[🧠 Módulo de Controle ESP32] B --> C[📡 Comunicação MQTT/HTTP] B --> D[🔌 Saída Digital - Relé] D --> E[💧 Bomba D’água] style A fill:#eaf3fc,stroke:#357edd,stroke-width:2px style B fill:#f9f9f9,stroke:#444,stroke-width:2px style C fill:#fff3e0,stroke:#f5a623,stroke-width:2px style D fill:#e3f9e5,stroke:#2f8f2f,stroke-width:2px style E fill:#d4f5ff,stroke:#0aa3c2,stroke-width:2px ``` --- ## 5. Pesquisa Bibliográfica e Tecnológica A seguir, apresentam-se oito artigos científicos — quatro sobre **tecnologias que viabilizam o produto** e quatro sobre **aplicações práticas**. Cada resumo é composto por duas partes: **resumo técnico** e **relação com o projeto**. --- ### 5.1 Tecnologias que viabilizam o produto #### *IoT Based Smart Irrigation System by using ESP32 and Adafruit IO* (CEUR Workshop Proceedings, 2021) 📄 [PDF Acesso Aberto](https://ceur-ws.org/Vol-3058/Paper-031.pdf) **Resumo técnico:** Propõe um sistema IoT de irrigação usando ESP32 e o serviço Adafruit IO. Utiliza sensores de solo e o protocolo MQTT para comunicação eficiente, obtendo economia média de 35% de água em comparação a métodos convencionais. **Relação com o projeto:** Fundamenta a arquitetura básica de comunicação e automação do sistema proposto, com uso de ESP32, MQTT e controle de irrigação. --- #### *Wireless Sensor Networks for Precision Agriculture* (MDPI Sensors, 2023) 📄 [Link](https://www.mdpi.com/1424-8220/24/1/51) **Resumo técnico:** Analisa o uso de redes de sensores sem fio em agricultura de precisão, comparando protocolos como Zigbee, LoRa e Wi-Fi quanto a alcance, latência e consumo energético. **Relação com o projeto:** Fornece base para justificar a escolha do Wi-Fi/MQTT na comunicação entre sensores e servidor. --- #### *Smart Sensors and Smart Data for Precision Agriculture* (MDPI Sensors, 2024) 📄 [Link](https://www.mdpi.com/1424-8220/24/8/2647) **Resumo técnico:** Apresenta estratégias de integração entre sensores ambientais, coleta de dados em tempo real e técnicas de fusão de dados em edge computing. **Relação com o projeto:** Reforça o uso do ESP32 como nó inteligente capaz de consolidar informações de múltiplos sensores. --- #### *IoT System with ESP32 for Smart Drip Irrigation and Climate Monitoring in Greenhouses* (European Scientific Journal, 2023) 📄 [Link](https://www.ijournalse.org/index.php/ESJ/article/view/2983) **Resumo técnico:** Desenvolve um sistema de irrigação por gotejamento controlado via ESP32, com sensores DHT22 e de umidade, avaliando estabilidade e desempenho em estufa. **Relação com o projeto:** Demonstra a viabilidade prática do ESP32 no controle de irrigação em tempo real e monitoramento climático. --- ### 5.2 Aplicações do produto #### *Internet of Things (IoT)-Based Smart Agriculture Irrigation* (MDPI, 2024) 📄 [Link](https://www.mdpi.com/2673-4591/82/1/99) **Resumo técnico:** Apresenta experimentos em campo com irrigação automatizada baseada em sensores IoT, resultando em 42% de economia de água e aumento de produtividade. **Relação com o projeto:** Valida o impacto positivo da automação na gestão hídrica e eficiência do sistema. --- #### *Precision Agriculture with IoT* (Springer, 2023) 📄 [Link](https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-032-03558-5_15) **Resumo técnico:** Aborda a aplicação da IoT em agricultura de precisão, integrando sensores, atuadores e modelos de decisão. **Relação com o projeto:** Justifica o uso de múltiplos sensores e controle por lógica embarcada. --- #### *Design and Implementation of an Intelligent IoT-Based Smart Irrigation System* (SSRN, 2023) 📄 [Link](https://papers.ssrn.com/sol3/Delivery.cfm/5395572.pdf?abstractid=5395572&mirid=1&type=2) **Resumo técnico:** Descreve a implementação de um sistema inteligente de irrigação com base em ESP32 e IA leve para previsão de umidade. **Relação com o projeto:** Inspira futuras melhorias com aprendizado de máquina e controle adaptativo por cultura. --- #### *Integrating Artificial Intelligence Into an Automated Irrigation System* (Preprints.org, 2024) 📄 [Link](https://www.preprints.org/manuscript/202412.1969/v1/download) **Resumo técnico:** Propõe pipeline de dados entre sensores, câmeras e rede neural para automatizar decisões de irrigação. **Relação com o projeto:** Corrobora a integração entre visão computacional (ESP32-CAM) e controle de irrigação automatizado. --- ## 6. Comparativo com Produtos Similares | Produto | Conectividade | Sensores | Controle Remoto | Preço (médio) | Plataforma | | -------------------------- | -------------- | -------------------- | --------------- | ------------- | ----------------------- | | Xiaomi Mi Smart Irrigation | Wi-Fi | Umidade e clima | App | R$ 500 | Fechado | | GreenIQ Hub | Wi-Fi | Clima e solo | App/Web | R$ 600 | Parcialmente aberto | | RainMachine Touch HD | Wi-Fi | Clima | App/Web | R$ 800 | Fechado | | OpenSprinkler | Ethernet/Wi-Fi | Solo e tempo | App/Web | R$ 400 | Open Source | | **Proposta ESP32** | Wi-Fi | Solo, clima e câmera | Web Local/Nuvem | R$ 150 | Aberto e personalizável | --- ## 7. Conclusão O **Sistema de Irrigação Inteligente com ESP32** demonstra viabilidade técnica e econômica como solução de **baixo custo, escalável e sustentável** para o setor agrícola. A combinação de sensores, câmeras e controle embarcado oferece uma ferramenta prática para modernização da agricultura familiar, reduzindo custos e ampliando o monitoramento. --- ## 8. Referências - KUMAR, R. IoT Based Smart Irrigation System by Using ESP32 and Adafruit IO. CEUR Workshop Proceedings, v. 3058, p. 245–250, 2021. Disponível em: https://ceur-ws.org/Vol-3058/Paper-031.pdf . Acesso em: 10 nov. 2025. - SINGH, P.; ALAM, M. Wireless Sensor Networks for Precision Agriculture. Sensors, v. 24, n. 1, p. 51, 2023. MDPI. Disponível em: https://www.mdpi.com/1424-8220/24/1/51 . Acesso em: 10 nov. 2025. - ZHANG, Y.; GARCIA, L.; MILLER, T. Smart Sensors and Smart Data for Precision Agriculture. Sensors, v. 24, n. 8, p. 2647, 2024. MDPI. Disponível em: https://www.mdpi.com/1424-8220/24/8/2647 . Acesso em: 10 nov. 2025. - SOUZA, A.; HERNANDEZ, M. IoT System with ESP32 for Smart Drip Irrigation and Climate Monitoring in Greenhouses. European Scientific Journal, v. 19, n. 5, p. 110–125, 2023. Disponível em: https://www.ijournalse.org/index.php/ESJ/article/view/2983 . Acesso em: 10 nov. 2025. - NARAYAN, K.; LI, J. Internet of Things (IoT)-Based Smart Agriculture Irrigation. Journal of Agriculture and Food Systems, v. 82, n. 1, p. 99–110, 2024. MDPI. Disponível em: https://www.mdpi.com/2673-4591/82/1/99 . Acesso em: 10 nov. 2025. - PEREIRA, D.; KIM, H. Precision Agriculture with IoT. In: International Conference on IoT Applications. Cham: Springer, 2023. p. 211–225. Disponível em: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-032-03558-5_15 . Acesso em: 10 nov. 2025. - AHMED, S.; TORRES, R. Design and Implementation of an Intelligent IoT-Based Smart Irrigation System. SSRN Preprints, 2023. Disponível em: https://papers.ssrn.com/sol3/Delivery.cfm/5395572.pdf?abstractid=5395572&mirid=1&type=2 . Acesso em: 10 nov. 2025. - LEE, H.; COSTA, R. Integrating Artificial Intelligence Into an Automated Irrigation System. Preprints.org, v. 2024, n. 12, 2024. Disponível em: https://www.preprints.org/manuscript/202412.1969/v1/download . Acesso em: 10 nov. 2025.