Como tornar o “Agro” mais eficiente e lucrativo com a IoT

Como tornar o “Agro” mais eficiente e lucrativo com a IoT

por Juliano Heinzelmann Reinert

Nas últimas décadas, o setor agrícola vem passando por um processo de transformação digital impulsionado pela necessidade de aumentar a produtividade e reduzir desperdícios frente ao crescimento da demanda mundial por alimentos. Um dos principais desafios enfrentados por produtores é a dificuldade de monitorar, em tempo real, variáveis críticas do ambiente agrícola, como a umidade do solo, temperatura, incidência de chuva e o uso eficiente dos equipamentos de colheita. Tradicionalmente, essas atividades dependem da experiência do produtor e de medições periódicas, o que nem sempre garante precisão e rapidez na tomada de decisão.

Nesse cenário, tecnologias de Internet das Coisas (IoT) surgem como uma alternativa estratégica para automatizar o processo de coleta de dados, possibilitando uma gestão baseada em indicadores reais, com maior predição e eficiência. A conectividade em áreas rurais, muitas vezes limitada, exige o uso de redes de baixo consumo e longo alcance, como a LoRaWAN, que se tornaram amplamente adotadas em ambientes agrícolas. Um exemplo na próxima figura ilustra uma aplicação, esta imagem é da Lightera (grupo Furukawa), no link https://www.youtube.com/watch?v=K-g8uhd1Cho , você pode ver mais detalhes.

Escolha do padrão de rede:

Temos várias opções de redes para a aplicação no agronegócio, como a LoRaWAN, NB-IoT, 4G/5G, LTE, Sigfox, entre outras. Tudo vai depender da realidade de cada cliente.

O objetivo deste estudo é implementar uma solução de IoT integrada para monitoramento ambiental de uma plantação de médio porte, visando:

Monitorar, em tempo real, os níveis de umidade do solo, temperatura ambiente, incidência de chuva e direção/velocidade do vento;

Automatizar decisões para irrigação e orientar o uso de colheitadeiras com base nas condições do solo;

Reduzir desperdício hídrico e melhorar o planejamento das operações de campo;

Elaborar uma base de dados histórica que permita o uso posterior de modelos preditivos para planejamento sazonal.

Foram instaladas, ao longo de 50 hectares de plantação, estações remotas IoT equipadas com sensores de umidade do solo (tecnologia capacitiva), sensores de temperatura e umidade relativa, pluviômetros digitais e anemômetros. Cada estação é alimentada por painéis solares com baterias de lítio e se comunica via LoRaWAN, o que permitiu cobertura ampla mesmo em áreas sem infraestrutura de rede celular convencional.

Composição da Estação IoT:

Microcontrolador de baixo consumo;

Sensor capacitivo de solo (acuracidade ±1 %);

Sensor DHT22 (temperatura/umidade);

Pluviômetro com reed switch;

Módulo LoRa (915 MHz);

Painel solar (10W) + bateria 3.7V.

Fluxo de Funcionamento:

Os dados são coletados a cada 5 minutos e transmitidos por uplink LoRaWAN para um gateway central localizado na sede da fazenda.

O gateway envia os dados para um servidor de aplicação via protocolo MQTT.

No servidor, os dados são armazenados em um banco de dados (PostgreSQL + Timescale) e visualizados via dashboard web em tempo real.

Um módulo de automação compara os valores recebidos com os parâmetros definidos (por exemplo, umidade < 20%) e, caso necessário, envia comandos para acionar o sistema de irrigação.

Os operadores das colheitadeiras recebem, via aplicativo móvel, um sinal indicando se o solo está em condições adequadas para o início da operação de colheita.

Exemplo: em dias de chuva contínua a umidade do solo ultrapassa 38%. O sistema envia um alerta indicando que a colheita deve ser adiada para evitar compactação do solo e desgaste do equipamento.

Resultados Obtidos:

Após um período de teste de 9 meses, os indicadores obtidos foram:

Além dos ganhos quantitativos, a equipe relatou uma melhoria significativa na confiabilidade das decisões, uma vez que passaram a atuar com base em dados históricos e em métricas atualizadas a cada poucos minutos. A rastreabilidade também facilitou auditorias e relatórios para certificações agrícolas.

Tecnologias Utilizadas:

Redes: LoRaWAN (frequência 915 MHz, alcance médio 8–10 km em campo aberto);

Protocolos: MQTT para integração entre gateway e servidor;

Sensores: capacitivo de solo, DHT22, pluviômetro basculante, anemômetro axial;

Banco de Dados: PostgreSQL / TimescaleDB;

Painel: Grafana com dashboards customizados;

Automação: Regras lógicas escritas em Node-RED (thresholds parametrizáveis);

Aplicação móvel: App híbrido (React Native) com acesso via autenticação.

Conclusão:

A aplicação de IoT neste estudo de caso demonstrou que a integração de sensores, rede de baixa potência e ferramentas de visualização pode transformar o processo de gestão agrícola, tornando-o mais eficiente, preciso e preditivo.

A utilização de LoRaWAN se mostrou adequada devido ao baixo consumo energético e à ampla cobertura, permitindo operar com infraestrutura mínima. Como continuidade, recomenda-se incorporar algoritmos de aprendizado de máquina (regressão e redes neurais) nas bases históricas para previsão de irrigação e rendimento de safras, além da expansão da rede de sensores para incluir dados de nutrientes do solo e imagens de drones.