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Publicação
Hydroponic IoT Monitoring System for Decision-Support in Small Farms
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 3.5 MB | Adobe PDF |
Orientador(es)
Resumo(s)
In a world where dwindling resources have become harder to manage, the basis for a
flourishing society must be assured for a growing population. Progress in the field of Agricul-
ture has leveraged newer technology, such as Digital Twin, for off-field simulation and mod-
eling, Big Data techniques, to account for its characteristics and efficient data collection and
processing capabilities, and Artificial Intelligence, to aid in decision-making and faster auto-
mation. This dissertation applied these solutions in a proof of concept design − with a focus
on the potential for automating hydroponics, where the manual collection of data is no longer
required, − by integrating the Internet of Things (IoT) and cyber-physical system (CPS) tech-
nologies into an architecture for data processing. Using water as a growth medium for plants,
Nutrient Film Technique (NFT) hydroponic systems pose a viable solution to the steady de-
pletion of soil, with added benefits related to accuracy, logistics, and time. This design was
successfully prototyped, with data-driven IoT and CPS technologies for contemporary Small-
Farms. A scalable solution for real-time monitorization and decision-support with an interac-
tive user interface was implemented to leverage Artificial Intelligence and contribute to a more
sustainable and circular economy within Agriculture 5.0. Future research will involve opti-
mizing the synergies of the system presented, focusing on the sensors, actuators, and decision-
support unit for data reporting and monitoring.
Num mundo de recursos limitados, a gestão dos mesmos deverá assegurar o bem-estar de uma população em crescimento. Para isso, servem as novas tecnologias da agricultura con- temporânea, tais como o Gémeo Digital, para simulação fora do campo, bem como técnicas de Big Data, para promover eficiência na recolha e processamento de dados e a Inteligência Arti- ficial, que torna mais rápida a automação e a tomada de decisões. A presente dissertação apli- cou estas soluções numa prova de conceito que valida a tese proposta, focada no potencial para automação de sistemas de hidroponia, onde a recolha manual dos dados torna-se desne- cessária. Integrando numa arquitetura as tecnologias da Internet das Coisas (IoT) e dos siste- mas ciberfísicos (CPS) para o processamento de dados, utilizou-se água como meio de cresci- mento na Técnica de Pelicula Nutritiva em sistemas de hidroponia. Esta solução mostra-se viável para a constante erosão do solo agrícola, com benefícios adicionais relacionados à pre- cisão, logística e tempo. No protótipo criado, que validou a prova de conceito, aplicaram-se tecnologias IoT e CPS orientadas a Small-Farms. Assim, foi implementada uma solução escalá- vel para monitorização em tempo real e auxílio no suporte à decisão com uma interface de utilizador interativa de modo a tirar partido da Inteligência Artificial e contribuir para alcançar uma economia mais sustentável e circular no contexto da Agricultura 5.0. A investigação fu- tura envolver-se-á na otimização do sistema apresentado, focando nos sensores, atuadores e unidade de auxílio no suporte à decisão para reportar e monitorizar dados.
Num mundo de recursos limitados, a gestão dos mesmos deverá assegurar o bem-estar de uma população em crescimento. Para isso, servem as novas tecnologias da agricultura con- temporânea, tais como o Gémeo Digital, para simulação fora do campo, bem como técnicas de Big Data, para promover eficiência na recolha e processamento de dados e a Inteligência Arti- ficial, que torna mais rápida a automação e a tomada de decisões. A presente dissertação apli- cou estas soluções numa prova de conceito que valida a tese proposta, focada no potencial para automação de sistemas de hidroponia, onde a recolha manual dos dados torna-se desne- cessária. Integrando numa arquitetura as tecnologias da Internet das Coisas (IoT) e dos siste- mas ciberfísicos (CPS) para o processamento de dados, utilizou-se água como meio de cresci- mento na Técnica de Pelicula Nutritiva em sistemas de hidroponia. Esta solução mostra-se viável para a constante erosão do solo agrícola, com benefícios adicionais relacionados à pre- cisão, logística e tempo. No protótipo criado, que validou a prova de conceito, aplicaram-se tecnologias IoT e CPS orientadas a Small-Farms. Assim, foi implementada uma solução escalá- vel para monitorização em tempo real e auxílio no suporte à decisão com uma interface de utilizador interativa de modo a tirar partido da Inteligência Artificial e contribuir para alcançar uma economia mais sustentável e circular no contexto da Agricultura 5.0. A investigação fu- tura envolver-se-á na otimização do sistema apresentado, focando nos sensores, atuadores e unidade de auxílio no suporte à decisão para reportar e monitorizar dados.
Descrição
Palavras-chave
Real-Time Monitoring IoT CPS Small-Farms Hydroponics Agriculture 5.0