Development of technologies and methods for monitoring the spatial variability of air temperature in greenhouse environment

Los factores climáticos influyen directamente en el crecimiento de las plantas y la productividad en los invernaderos, siendo que la temperatura puede ser considerad como uno de los factores más importantes en este contexto. El objetivo de este trabajo fue desarrollar un dispositivo de bajo costo para el sensoriamento térmico y adquisición de datos, y su utilización en la recolección de datos y análisis de la variabilidad espacial de la temperatura dentro de un invernadero con clima tropical. El dispositivo físico de medición térmica desarrollado mostró un alto grado de precisión y respuestas inmediatas en las mediciones, lo que demuestra su eficiencia. Las interpretaciones de los datos se hicieron con el desarrollo de variogramas y mapas tridimensionales generadas por un software geoestadístico. Los datos analizados mostraron que un invernadero sin control térmico presenta variaciones espaciales de la temperatura del aire, tanto en las capas horizontales muestreadas, como en las tres alturas de columnas verticales analizadas, mostrando variaciones de hasta 3,6 ºC en ciertos momentos.Climatic factors directly influence growth and productivity of plants inside greenhouses, where temperature can be considered one of the major parameter in this context. Thus, the aim of this research was to develop a low cost device for thermal sensing and data acquisition, and use it in data collection and analysis of spatial variability of temperature inside a greenhouse with tropical climate. The developed equipment for thermal measurements showed a high degree of accuracy and fast responses in measurements, proving its efficiency. The data analysis interpretations were made from the elaborations of variograms and of tridimensional maps generated by a geostatistical software. The processed data analysis presented that a greenhouse without thermal control has spatial variations of air temperature, both in the sampled horizontals layers as in the three analyzed vertical columns, presenting variations of up to 3.6 ºC in certain times.Os fatores climáticos influenciam diretamente o crescimento das plantas e a produtividade dentro de casas de vegetação, sendo que a temperatura pode ser considerada um dos fatores mais importantes nesse contexto. Assim, o objetivo desse trabalho foi desenvolver um dispositivo de baixo custo para sensoriamento térmico e aquisição de dados, e utilizá-lo no levantamento de dados e análise da variabilidade espacial da temperatura no interior de uma casa de vegetação de clima tropical. O dispositivo físico de medição térmica desenvolvido apresentou um alto grau de exatidão e respostas imediatas nas medições, comprovando sua eficiência. As interpretações dos dados foram feitas a partir da elaboração de variogramas e de mapas tridimensionais gerados por um software geoestatístico. Os dados analisados mostraram que uma casa de vegetação sem controle térmico apresenta variações espaciais da temperatura do ar tanto nas camadas horizontais amostradas, como nas três alturas de colunas verticais analisadas, apresentando variações de até 3,6ºC em determinados horários

Design of a programmable kernel for control, with uses in rainfall monitoring and PCR experiments automation.

Este trabalho descreve o projeto e implementação de um kernel computacional integrado e de baixo custo, utilizando para aplicações em coleta de dados e controle de processos. A filosofia do projeto é o desenvolvimento de um circuito que possa ser facilmente aplicado a várias atividades, com pequenas alterações no hardware ou simples troca de software. O kernel foi desenvolvido com um microcontrolador programável que permite uma grande redução na complexidade do circuito. O kernel foi usado em duas aplicações diferentes: a aquisição automática de dados em pluviômetros e o controle de experimentos com PCR (Polimerase chain reaction).This work describes the Project and implementation of a low cost, highly integrated, microprocessor-based kernel for applications in intelligent data acquisition and process control. The Project philosophy concerns the development of a circuit that could be easily applied to several fields with few hardware alterations or just software change. The kernel was developed using a programmable microcontroller which enables large reductions in circuit complexity. The kernel was used in two different applications: the automatic data aquisition in pluviometers and in control of experiments of PCR (Polymerase chain reaction)

Research about photonic techniques in parallel architectures.

Este trabalho apresenta um estudo sobre redes ópticas de interconexão aplicadas em arquiteturas paralelas, onde são propostos, simulados e analisados alguns modelos de redes. Essa é uma importante pesquisa, pois, as redes de interconexão influenciam diretamente o custo e desempenho das arquiteturas paralelas de computadores. O primeiro modelo de rede óptica proposto é chamado de SCF (Sistema Circular com Filas). Esse e um sistema sem colisões, onde há um canal exclusivo para controle de comunicação e cada nó possui um canal exclusivo para recepção de dados. Esse sistema tem um desempenho com alta taxa de vazão, alto nível de utilização e pequenas filas. Para a simulação da rede SCF foi desenvolvido um simulador dedicado, cuja adaptação para a simulação de outros modelos de redes, propostos nesse trabalho, foi facilmente realizada. Neste trabalho também foram propostos, simulados e analisados três modelos diferentes de chaves ópticas de distribuição para arquitetura paralela do tipo Dataflow. Os resultados dessas simulações mostram que componentes ópticos relativamente simples podem ser utilizados no desenvolvimento de sistemas de alto desempenho.This work presents a study about optical interconnection network applied to parallel computer architectures, where is proposed, simulated and analyzed some models of optical interconnection networks. It is an important research because the interconnection networks influence directly the cost and performance of parallel computer architectures. The first optical interconnection network model proposed in this work is called SCF (Sistema Circular com Filas). It is a system without collisions, where there is a dedicated channel for communication control and each node has a fixed channel for data reception. The system has a performance with high throughput, high utilization leve1 and small queue size. For the SCF simulation was developed a dedicated simulator, whose adjust to simulate others optical interconnection network, proposed in this work, was easily performed. In this work also were proposed, simulated and analyzed three different models of optical distributing network for Dataflow computer architecture, whose results shows that single optical devises can ensure the development of high performance systems

Research about photonic techniques in parallel architectures.

Este trabalho apresenta um estudo sobre redes ópticas de interconexão aplicadas em arquiteturas paralelas, onde são propostos, simulados e analisados alguns modelos de redes. Essa é uma importante pesquisa, pois, as redes de interconexão influenciam diretamente o custo e desempenho das arquiteturas paralelas de computadores. O primeiro modelo de rede óptica proposto é chamado de SCF (Sistema Circular com Filas). Esse e um sistema sem colisões, onde há um canal exclusivo para controle de comunicação e cada nó possui um canal exclusivo para recepção de dados. Esse sistema tem um desempenho com alta taxa de vazão, alto nível de utilização e pequenas filas. Para a simulação da rede SCF foi desenvolvido um simulador dedicado, cuja adaptação para a simulação de outros modelos de redes, propostos nesse trabalho, foi facilmente realizada. Neste trabalho também foram propostos, simulados e analisados três modelos diferentes de chaves ópticas de distribuição para arquitetura paralela do tipo Dataflow. Os resultados dessas simulações mostram que componentes ópticos relativamente simples podem ser utilizados no desenvolvimento de sistemas de alto desempenho.This work presents a study about optical interconnection network applied to parallel computer architectures, where is proposed, simulated and analyzed some models of optical interconnection networks. It is an important research because the interconnection networks influence directly the cost and performance of parallel computer architectures. The first optical interconnection network model proposed in this work is called SCF (Sistema Circular com Filas). It is a system without collisions, where there is a dedicated channel for communication control and each node has a fixed channel for data reception. The system has a performance with high throughput, high utilization leve1 and small queue size. For the SCF simulation was developed a dedicated simulator, whose adjust to simulate others optical interconnection network, proposed in this work, was easily performed. In this work also were proposed, simulated and analyzed three different models of optical distributing network for Dataflow computer architecture, whose results shows that single optical devises can ensure the development of high performance systems

Design of a programmable kernel for control, with uses in rainfall monitoring and PCR experiments automation.

Este trabalho descreve o projeto e implementação de um kernel computacional integrado e de baixo custo, utilizando para aplicações em coleta de dados e controle de processos. A filosofia do projeto é o desenvolvimento de um circuito que possa ser facilmente aplicado a várias atividades, com pequenas alterações no hardware ou simples troca de software. O kernel foi desenvolvido com um microcontrolador programável que permite uma grande redução na complexidade do circuito. O kernel foi usado em duas aplicações diferentes: a aquisição automática de dados em pluviômetros e o controle de experimentos com PCR (Polimerase chain reaction).This work describes the Project and implementation of a low cost, highly integrated, microprocessor-based kernel for applications in intelligent data acquisition and process control. The Project philosophy concerns the development of a circuit that could be easily applied to several fields with few hardware alterations or just software change. The kernel was developed using a programmable microcontroller which enables large reductions in circuit complexity. The kernel was used in two different applications: the automatic data aquisition in pluviometers and in control of experiments of PCR (Polymerase chain reaction)

Desenvolvimento de um sistema de telemetria para monitoramento térmico em casas de vegetação

This paper shows the design of a telemetry system used for greenhouse temperature monitoring, which includes hardware and software aspects. The temperature data is transmitted by radio to a computer that has software specially designed in this work, which performs the data reception and storage into a the text file format that enables the later data processing for other software as text editors or spreadsheets. The telemetry hardware was based on a radio communication module that has a specific pin to configure it as transmitter or receiver, what make easier the hardware design. The results show a radio transmission range at 120 meters, without errors. The telemetry system developed can be connected to any sensing device that has a serial communication interface with RS-232 standard, which is common in commercial measuring instruments and enable the system usage for other physical parameters measurement in the agricultural and environmental areas.Este artigo apresenta o desenvolvimento de um sistema de telemetria aplicado no monitoramento de temperatura em casas de vegetação, o qual inclui aspectos de hardware e software. As informações são transmitidas por rádio a um computador que possui um software, especialmente desenvolvido neste trabalho, para receber as informações, e armazená-las num arquivo no formato de texto, sendo que as mesmas podem ser processadas com outros programas aplicativos. O hardware de telemetria foi baseado em um módulo de rádio comunicação, que tem um pino de configuração que permite sua configuração direta como transmissão ou recepção de dados, facilitando o projeto de hardware. Os resultados mostraram um alcance de 120 metros, sem erros de transmissão. O sistema de telemetria desenvolvido pode ser conectado a qualquer dispositivo de sensoriamento que tenha uma saída de comunicação no padrão serial RS-232, que é muito comum em instrumentos de medições e, portanto, o também pode ser aplicado no monitoramento de diversos outros parâmetros físicos na área agrícola e ambiental.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq

Desenvolvimento de um software de aquisição de dados georreferenciados e análise de aplicabilidade em área urbana com vegetação de Cerrado

This work presents the development of georeferenced data acquisition software that performs simultaneously the data acquisition from a GPS and a sensing device, via serial communication interface, and composes only one record with values of physical measurements, location, date and time. This work differential is that it proves the viability to develop a simple system with easy operation and low cost, which can be used as an efficient alternative to improve the techniques related to the georeferencing of environmental measurements. In this work, the software efficiency was analyzed in the microclimatic monitoring, measuring temperature and relative humidity of the in an urban area with typical Cerrado vegetation, providing information that allowed an analysis of the spatially distributed parameters measured in the area. The results were satisfactory and the software has shown great potential for uses in different areas such as geography, agriculture, environment, urban planning, etc.Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um software de aquisição de dados georreferenciados, que realiza simultaneamente a aquisição de dados de um GPS e de um dispositivo de sensoriamento, via interface de comunicação serial, e então cria um único registro com os valores das medições físicas, da localização, a data e o horário. O diferencial do trabalho é que ele prova ser possível desenvolver um sistema simples, com fácil operação e baixo custo, que pode ser utilizado como uma eficiente alternativa para a melhoria das técnicas relativas ao georreferenciamento de medições ambientais. Neste trabalho, a eficiência do software foi analisada no monitoramento microclimático, medindo a temperatura e umidade relativa do ar de uma região urbana com vegetação típica de Cerrado, fornecendo informações que permitiram uma análise espacialmente distribuída dos parâmetros medidos na área. Os resultados do software foram satisfatórios e o mesmo apresentou grande potencial para uso em diferentes áreas como, geografia, agricultura, meio ambiente, planejamento urbano, etc.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq

Teaching general concepts about sensors and transfer functions with a voltage divider

This work proposes the use of a simple voltage divider circuit composed by one potentiometer and one resistor to simulate the behavior of the electrical output signal of linear and nonlinear sensors. It is a low cost way to implement practical experiments in classroom and it also enables the analysis of interesting topics of electricity. This work induces naturally to a class guide where students can build and characterize a voltage divider to explore several concepts about sensors output signal. As the result of this teaching activity it is expected that students understand fundamentals of voltage divider, potentiometer operation, fundamental sensor characteristics, transfer function, and, besides, associate directly concepts of physics and mathematics with a practical approach.Este trabajo propone la utilización de un circuito divisor de voltaje sencillo compuesto por un potenciómetro y una resistencia para simular el comportamiento de la señal eléctrica de salida de los sensores lineales y no lineales. Este es un camino de bajo costo para implementar los experimentos prácticos en el aula y también permite el análisis de temas de interés de la electricidad. Este trabajo induce naturalmente a una guía de clase donde los estudiantes pueden construir y caracterizar un divisor de tensión para explorar varios conceptos acerca de la señal de salida de los sensores. Como resultado de esta actividad docente se espera que los estudiantes entiendan los fundamentos del divisor de tensión, el funcionamiento del potenciómetro, las características fundamentales del sensor, la función de transferencia, y, además, se asocian directamente los conceptos de Física y Matemáticas con un enfoque práctico