GolfSense - Sistema de monitorização de campos de Golf com redes de sensores

Enquadramento: O baixo custo dos microprocessadores, sensores e comunicações sem fios, criou uma nova classe de sistemas, as redes de sensores sem fios (Wireless Sensor Networks-WSN). Estes sistemas baseados em microprocessadores simples, com um ou vários sensores para medir grandezas fisicas do ambiente em que estão integrados (temperatura, pressão, humidade, luz, etc.), são interligados entre si por um sistema de comunicações sem fios. São alimentados por baterias e o seu tempo de vida deve poder prolongar-se por meses ou até anos, o que faz com que a gestão do respectivo consumo energético seja um dos aspectos chave no projecto deste tipo de sistemas. Dada a sua versatilidade, têm vindo a ser usados em inúmeras aplicações em áreas tão diversificadas como a Militar, o Ambiente, a Saúde, a Agricultura, a Energia, etc. A maior parte destas aplicações envolve, usualmente, ou a monitorização de parâmetros físicos, ou a detecção e acompanhamento de fenómenos, ou ambas as situações simultâneamente. Geralmente, em resultado destas medições, desencadeiam-se acções que podem também ser suportados na rede de sensores se esta for equipada com actuadores.
Este projecto enquadra-se na área da monitorização de parâmetros ambientais e pretende constituir uma solução que facilite a manutenção de campos de Golfe que, como é sabido, envolve custos elevados. Significativa parte dos custos de manutenção deve-se ao sistema de rega e, designadamente, à água usada para manter a relva em bom estado. Tradicionalmente, os tratadores de relva (greenkeepers) baseiam-se na sua percepção do estado da relva, bem como da sua experiência, para definir os planos de rega destes campos. Como não há controlo preciso do grau efectivo de humidade presente nas várias zonas de um campo de golf, ainda por cima com requisitos diferentes, estima-se que o consumo de água exceda em 15-20% o necessário para a sua manutenção, mesmo com greenkeepers muito experientes. Esta situação acarreta um desperdício enorme de água que, além de representar um custo ambiental não desprezável (estima-se que a rega de campos de golf gaste, anualmente, qualquer coisa como 1 800 biliões de litros de água, só nos EUA), envolve verbas elevadíssimas (o custo anual de irrigação dum campo de golf pode atingir verbas que excedem os 500k€ e aumentam cerca de 150k€ cada ano, por campo de golfe).

Objectivos: Desenvolver um sistema de monitorização de parâmetros ambientais que denotem o estado da relva de um campo de golf, baseado numa rede de sensores inteligente. Os nós sensoriais devem medir, com precisão, os parâmetros considerados necessários (e.g. humidade, temperatura) à correcta irrigação e manutenção da relva nas diferentes zonas do campo de golf (importante o input de greenkeepers).

Descrição: A concretização deste projecto envolve o desenvolvimento do sistema de monitorização das condições do solo com base numa rede de sensores. Várias etapas podem ser identificadas:

• Análise de requisitos do sistema;
• Estudo das condições de instalação dos diferentes nós, tendo em conta que devem ficar enterrados (limitação de alcance);
• Concepção de uma estratégia de deployment eficaz (minimizando o número de nós da rede);
• Definir o tipo de processamento que pode ser feito dentro da rede (agregação / fusão de dados) para minimizar o consumo de energia dos nós na transmissão de mensagens;
• Especificar o tipo de input para o algoritmo de processamento final dos dados (a realizar no projecto GolfWater) que vai condicionar as acções a tomar pelo greenkeeper e pelo sistema de rega.

Este projecto envolve igualmente a interacção com greenkeepers e experiências de campo que poderão ser feitas no campo de golf junto ao Taguspark. Este projecto contará com o apoio da empresa MRA.

Orientação: Rui M. Rocha, Rui F. Neves, José Silva Dias (MRA)