Documento de Visão

Introdução

No contexto atual da agricultura de precisão, a demanda por soluções que simplifiquem e aprimorem o gerenciamento automatizado de cultivos está em constante crescimento. No âmbito da disciplina de Projeto Integrador 2 da Universidade de Brasília, cujo objetivo é integrar as engenharias eletrônica, energia, aeroespacial, automotiva e de software do campus Gama, surgiu a iniciativa de desenvolver um projeto que viabilize a construção de um sistema de controle automatizado para estufas hidropônicas. A abordagem escolhida é baseada na utilização de sensores avançados para monitorar os níveis de nutrientes, temperatura e umidade, concentrando o controle desses sensores e dos atuadores em apenas um microcontrolador. Posteriormente, os dados capturados são enviados para um sistema de software, onde são processados e analisados para ajustar automaticamente as condições internas da estufa e gerar relatórios detalhados que auxiliam na tomada de decisões.

Este projeto representa uma abordagem que utiliza tecnologias como o ESP32, uma plataforma de baixo custo, e sensores avançados, tornando o sistema de monitoramento de estufas mais acessível e disponível para qualquer usuário interessado em criar plantas de forma mais eficiente. A versatilidade e a capacidade de processamento da ESP32, aliadas à precisão dos sensores de controle de nutrientes, temperatura e umidade, são responsáveis pela captura dos dados ambientais dentro da estufa. Esses dados são processados em tempo real e enviados ao software de gerenciamento, criando uma representação precisa e automatizada das condições da estufa, sem a necessidade de equipamentos complexos ou de alto custo.

Definição do Produto

O sistema de estufas hidropônicas é composto por uma estrutura física equipada com sensores avançados e um software de gerenciamento integrado. A estrutura utiliza sensores de controle de nutrientes, temperatura, umidade e outros parâmetros críticos, permitindo o monitoramento e o ajuste em tempo real das condições internas da estufa. Esses dados são enviados para o software, que atua como uma interface para acompanhar o desempenho do cultivo, realizar ajustes automáticos e gerar relatórios detalhados. O sistema permite que os usuários configurem os parâmetros ideais para cada tipo de planta, garantindo um controle preciso do ambiente e possibilitando o reinício ou ajuste de processos caso os resultados não estejam alinhados com as expectativas antes de qualquer decisão crítica.

Perspectiva do Produto

O foco central do projeto é simplificar e otimizar o gerenciamento de estufas hidropônicas por meio da automação e digitalização de processos agrícolas. O objetivo primordial é oferecer uma interface intuitiva que permita o monitoramento eficiente de dados ambientais e de nutrientes, o controle automatizado desses parâmetros e a geração de relatórios detalhados para acompanhamento do desempenho da produção. Em paralelo, busca-se estabelecer um sistema robusto e confiável, capaz de ajustar automaticamente os níveis de nutrientes e as condições climáticas internas da estufa, garantindo a saúde e o crescimento ideal das plantas. Essa abordagem visa não apenas tornar a tecnologia de automação agrícola mais acessível, mas também garantir resultados consistentes e de alta qualidade para diferentes tipos de cultivo.

Resumo dos Recursos

Os recursos do Sistema de Monitoramento de Estufas foram projetados para garantir uma experiência intuitiva e simplificada para o usuário, desde o registro da estufa até o controle automatizado das condições de cultivo. Para isso, destacam-se cinco componentes essenciais da solução:

Interação com o usuário: Sistema para interação com o usuário, fornecendo orientações iniciais, permitindo iniciar o monitoramento, acompanhar o status em tempo real, selecionar ajustes automáticos e visualizar o status atual dos parâmetros ambientais da estufa.
Monitoramento dos dados: Realiza a captura dos dados dos sensores, como temperatura, umidade e nutrientes, para um controle eficiente do ambiente interno da estufa em tempo real.
Processamento dos dados e controle de nutrientes: O sistema processa os dados recebidos dos sensores e ajusta automaticamente os níveis de nutrientes, temperatura e umidade, garantindo que as condições ideais para o cultivo sejam mantidas. O controle de nutrientes é gerenciado diretamente pelo software, permitindo ajustes em tempo real conforme as necessidades das plantas.
Geração de relatórios: O usuário tem acesso a relatórios detalhados sobre o desempenho da estufa, incluindo os níveis de nutrientes e outras condições, proporcionando flexibilidade para análises e decisões futuras sobre o cultivo.
Geração de Imagens: O usuário consegue solicitar para o sistemas gerar fotos da planta em tempo real, para acompanhar o desenvolvimento.

Restrições

As restrições impostas pelo ScanPoint podem ser críticas para os desenvolvedores e usuários. Essas limitações podem afetar diretamente a eficácia e a utilidade do equipamento, tornando importante entender e gerenciar esses fatores. Algumas das principais restrições observadas são:

Restrições de Implementação

Considerando as restrições de implementação para o produto, podemos identificar várias áreas que podem influenciar seu desenvolvimento e produção:

Recursos financeiros: O desenvolvimento e a fabricação do sistema de monitoramento de estufas podem exigir investimentos em pesquisa e desenvolvimento, além de custos com sensores e outros componentes necessários para o controle automatizado dos parâmetros da estufa. Limitações de orçamento podem influenciar a escolha dos materiais, sensores e tecnologias utilizadas no projeto.
Materiais e equipamentos: As restrições relacionadas aos materiais podem envolver a necessidade de selecionar componentes que sejam duráveis, acessíveis e compatíveis. Além disso, os materiais e equipamentos devem garantir a precisão das medições e a eficiência do controle de nutrientes e ambiente, sem comprometer a qualidade do cultivo.
Prazos: Restrições de tempo podem ser impostas pelo cronograma do projeto ou pelos prazos estipulados para o desenvolvimento e testes do sistema, o que pode impactar o escopo e a complexidade do sistema de monitoramento. A necessidade de cumprir essas limitações de tempo pode influenciar a abordagem de implementação e as funcionalidades do sistema.

Restrições de Uso

Em relação às principais restrições de uso do produto, podem ser observadas:

Quantidade de plantas simultâneas: O sistema pode ser projetado para monitorar um número limitado de plantas simultaneamente, com base nos espaços predefinidos dentro da estufa. A quantidade de plantas que pode ser gerenciada é determinada pela disposição e pelo número de espaços disponíveis para cultivo, que são definidos de acordo com as dimensões da estufa e a configuração do sistema de cultivo. O aumento da quantidade de plantas requer a expansão ou adaptação desses espaços.
Necessidade de rede elétrica: O sistema depende de uma rede elétrica para alimentar os sensores, atuadores e o software de gerenciamento. A disponibilidade e a capacidade de fornecimento de energia elétrica podem limitar a implementação do sistema, especialmente em áreas com infraestrutura elétrica deficiente ou instável.
Necessidade de rede hídrica: O funcionamento do sistema de monitoramento de estufas também depende de uma rede hídrica para garantir que nivel minimo de água para a irrigação das plantas. A falta de uma rede hídrica adequada ou a dificuldade em manter o fornecimento de água pode impactar o desempenho e a eficácia do sistema.

Identificação de solução comerciais

Solução	Descrição	Principais especificações
Kit hidropônico nº 1 – ToDo Hidro	sistema de cultivo NFT de 32 potes.	Tamanho: 0,4 M x 1,2 M x 0,6 Mts (Altura x Largura x Comprimento) Tipo de plantas: Plantas curtas/médias como alface, morango, tomate cereja, etc.
Ac Infinity estufa	Uma estufa inteligente que possui controle remoto de iluminação e ventilação	Tamanho: 0,9 M x 0,9 M x 1,8 M, Valor: R$15.534,95

Objetivo geral do projeto

Desenvolver um sistema automatizado de monitoramento de estufas hidropônicas, que utilize sensores para controlar e otimizar os parâmetros ambientais, como nutrientes, temperatura e umidade, a fim de criar um ambiente ideal para o cultivo de plantas. O sistema deverá ser acessível, intuitivo e eficiente, permitindo o monitoramento e ajuste dos parâmetros em tempo real, garantindo um processo de cultivo mais sustentável e produtivo sem a necessidade de equipamentos complexos ou de alto custo.

Objetivo específicos do projeto

Criação e Aprovação de Protótipo: Desenvolver um protótipo funcional de alta fidelidade do sistema que o usuário terá contato ao iniciar e acompanhar o processamento. Esse protótipo será projetado para oferecer uma experiência de usuário próxima da realidade, permitindo a validação de conceitos, fluxos de trabalho e usabilidade.
Definição da Arquitetura dos Sistemas: Estabelecer uma arquitetura de software robusta e escalável para o sistema, que permita uma integração eficiente de todos os módulos e componentes. Isso inclui a definição de interfaces de comunicação entre os diferentes subsistemas e a escolha das tecnologias adequadas para implementação.
Desenvolvimento dos Sistemas Específicos: Implementar os sistemas específicos necessários para o funcionamento do sistema de monitoramento de estufas, incluindo o sistema de captura de dados dos sensores ambientais (como temperatura, umidade e nutrientes), o sistema de processamento e controle dos parâmetros da estufa, o sistema de controle de hardware (sensores e atuadores) e o sistema de interface do usuário.
Testes de Integração: Realizar testes de integração para garantir que todos os componentes da Estufa funcionem harmoniosamente juntos. Isso envolverá a verificação da comunicação entre os diferentes sistemas, a detecção e correção de possíveis conflitos e a garantia de que o sistema como um todo atenda aos requisitos estabelecidos.
Validação do Sistema: Submeter AEstufa a testes de validação para garantir que ele atenda aos objetivos e requisitos estabelecidos. Isso incluirá a verificação da precisão do escaneamento, a confiabilidade de hardware e software, e a usabilidade geral do sistema.
Documentação: Preparar documentação detalhada sobre o funcionamento e operação da Estufa, bem como materiais de treinamento para usuários e técnicos. Isso garantirá que os usuários estejam devidamente capacitados para utilizar o sistema de forma eficaz e segura.

Posicionamento

Oportunidade de Negócio

Com uma solução acessível e automatizada, o produto visa atender pequenos produtores e entusiastas da agricultura urbana, proporcionando controle eficiente dos parâmetros ambientais e aumento da produtividade. A demanda por soluções sustentáveis e de baixo custo no setor agrícola cria um ambiente favorável para o sucesso comercial, com potencial para escalar e atingir diversos públicos, de iniciantes a grandes produtores.

Instrução de Posição do Produto

Para: Pessoas interessadas em criação de plantas de boa qualidade
Que: Desejam Criar as plantas com menos trabalho e melhor qualidade
A estufa NFT: É uma Estufa hidroponica automática
Que: Permite que o usuário acesse a pré-visualização do objeto escaneado e baixe o arquivo gerado
Diferente de: Aplicações similares que não possuem um um sistema de controle automático de ambiente
Nosso produto: Oferece uma interface intuitiva para iniciar e monitorar o controle dos parâmetros ambientais da estufa a um baixo custo. Além disso, permite reiniciar ou cancelar o processo a qualquer momento e possibilita o download dos relatórios gerados, prontos para análise ou ajustes no cultivo.

Ambiente do Usuário

A aplicação poderá ser acessada por meio de computadores, sendo necessário conexão com a internet para seu uso, download e atualização.

Viabilidade de Mercado

Simplicidade de Uso: A estufa oferece uma solução completa para o controle de parâmetros ambientais, como nutrientes, temperatura e umidade. Sua interface intuitiva facilita a interação do usuário, permitindo iniciar e monitorar o processo de cultivo de forma simples e eficaz, desde o ajuste dos parâmetros até a análise dos resultados gerados.
Custo Acessível: Utilizando componentes de baixo custo, como sensores simples e sistemas de controle automatizado, a estufa oferece uma solução acessível para pequenos produtores, escolas e entusiastas da agricultura urbana. Comparado com outras soluções de automação agrícola no mercado, ela proporciona um custo-benefício atraente para quem busca eficiência sem comprometer o orçamento.
Flexibilidade e Customização: A estufa é facilmente adaptável e personalizável de acordo com as necessidades específicas do usuário. O sistema de controle pode ser ajustado para diferentes tipos de plantas e condições de cultivo, e o software de monitoramento pode ser atualizado com novos recursos conforme a tecnologia avança.
Potencial de Mercado: Com o crescente interesse em agricultura sustentável e tecnologias de cultivo eficiente, a estufa possui um mercado-alvo diversificado, incluindo pequenos produtores, agricultores urbanos, instituições educacionais e até grandes empresas agrícolas. A crescente demanda por soluções de agricultura de precisão e cultivo inteligente abre oportunidades em diversos setores.
Suporte à Economia Circular: A estufa contribui para a redução do desperdício de recursos e apoia práticas agrícolas mais sustentáveis, ao otimizar o uso de água e nutrientes. Isso se alinha com os princípios da economia circular, promovendo um ciclo produtivo mais eficiente e menos impactante para o meio ambiente.

Tabela de versionamento

Versão	Versão	Descrição	Responsável
1.0	02/12/2024	Criação do documento	André Goretti Motta
1.1	02/12/2024	Revisão e ajustes	João Vitor
1.2	05/12/2024	Correções de texto	João Vitor