Implementação e Avaliação de Firmware para Formação de Redes de Sensores sem Fio Aplicadas à Pecuária de Precisão

Resumo

No manejo agropecuário há falta de ferramentas, de fácil uso e acessível aos produtores, voltadas ao controle fiel da produção. Em face disto, propõem-se a implantação de nós sensores em animais que permitam a monitoração destes dentro de um processo de manejo extensivo de bovinos e ovinos. As técnicas de sensoriamento de animais adotadas atualmente são limitadas pela pequena distância necessária à leitura e pela individualidade, uma vez que não se identifica dois animais ao mesmo tempo. Portanto, de forma geral, os sistemas existentes não permitem a identificação do animal no pasto em tempo real. A solução proposta é a criação de uma Rede de Sensores Sem Fio (RSSF) de baixo custo para monitoramento dos animais através dos já hoje utilizados brincos ou colares, permitindo ao administrador ter em tempo real informações como onde estão, quantos e quais animais, e em que situação. A criação e configuração da RSSF com seus nodos trabalhando em um primeiro momento apenas com a localização remota do animal, tarefa esta incumbida ao firmware que deve poder iniciar a rede, se auto configurar e executar o processo de trilateração ou bilateração utilizando um algoritmo escolhido como o de melhor desempenho para mensurar a posição do animal no pasto. Para validar a trilateração foi necessário quatro nós sensores e na bilateração se utilizou três, um sendo o nó alvo e os demais trabalhando como nós fixos em posições conhecidas e utilizadas como parâmetro. Nos experimentos foram usados nós sensores da Freescale com transceptores baseados no protocolo ZigBee, sendo este de baixo consumo de energia operando em 2,4GHz ISM (Industrial, Scientific, and Medical), faixa de uso livre dentro do contexto utilizado, seguindo o critério da busca do baixo custo. Como métrica para inferência da posição relativa utilizou-se o Link Quality Indicator (LQI) cuja variação esta atrelada à intensidade do sinal recebido, tecnicamente chamada de RSSI (Receive Signal Strength Indicator). Foram realizados testes em campo aberto, um com diversas árvores e outro sem. Os resultados obtidos como sendo a distância em metros do alvo até os nós fixos no primeiro cenário, a partir de uma média aritmética de dez leituras, foram 18,17, 27,5 e 14,87, enquanto que as medidas reais eram 18,02, 25 e 10. No segundo foi de 41,6, 53,37 e 41,6, sendo as reais 41,25, 57,35 e 41,25. A maior diferença na leitura (48,7%) se deu com o sensor que estava mais próximo do nó móvel. Nos outros casos o erro máximo foi de 10% e o mínimo de 0,83%, o que demonstra a efetividade do método. Uma vez que o foco desta pesquisa tecnológica são áreas de manejo extensivo, com 100ha, os resultados obtidos ainda podem ser trabalhados com algoritmos específicos que corrijam as distorções nas distâncias amenizando a margem de erro. Novos testes estão em andamento com nós da Digi, sem alteração da arquitetura, visando estudar o comportamento dos algoritmos nos diversos tipos de hardwares e assim convergir para uma padronização.