BR102017009122A2 - sistema integrado de monitoramento e atuação para ambiência de animais produzidos em larga escala - Google Patents

Abstract

sistema integrado de monitoramento e atuação para ambiência de animais produzidos em larga escala trata-se de um sistema integrado para monitoramento e controle de ambiência de animais produzidos em larga escala que incorporará leitura de vários sensores e sondas, capazes de quantificar e produzir as características determinantes dos principais fatores de qualidade e conforto animal para atingir os padrões de qualidade da carne, bem como peso e tamanho, além da aplicação correta e redução de custos com desperdícios de ração.

Description

(54) Título: SISTEMA INTEGRADO DE MONITORAMENTO E ATUAÇÃO PARA AMBIÊNCIA DE ANIMAIS PRODUZIDOS EM LARGA ESCALA (51) Int. Cl.: A01K 61/00; A01K 1/00; A01K 61/90; A01K 63/06; G05B 11/01.

(52) CPC: A01K 61/00; A01K 1/00; A01K 61/90; A01K 63/06; G05B 11/01.

(71) Depositante(es): ARCÊNIO MARCELO RECKZIEGEL CARNEIRO.

(72) lnventor(es): ARCÊNIO MARCELO RECKZIEGEL CARNEIRO.

(57) Resumo: SISTEMA INTEGRADO DE MONITORAMENTO E ATUAÇÃO PARA AMBIÊNCIA DE ANIMAIS PRODUZIDOS EM LARGA ESCALA trata-se de um sistema integrado para monitoramento e controle de ambiência de animais produzidos em larga escala que incorporará leitura de vários sensores e sondas, capazes de quantificar e produzir as características determinantes dos principais fatores de qualidade e conforto animal para atingir os padrões de qualidade da carne, bem como peso e tamanho, além da aplicação correta e redução de custos com desperdícios de ração.

/12 “SISTEMA INTEGRADO DE MONITORAMENTO E ATUAÇÃO PARA AMBIÊNCIA DE ANIMAIS PRODUZIDOS EM LARGA ESCALA”

001 - A presente patente tem por objeto o desenvolvimento de um modelo de sistema de monitoramento e controle dos principais parâmetros relacionados a ambiência de animais produzidos em larga escala, através de um sistema integrado com sensores e sondas.

002 - Este modelo incorporará um sistema integrado entre leitura de vários sensores e sondas, capazes de quantificar e produzir as características determinantes dos principais fatores de qualidade e conforto animal, estes serão enviados a um servidor, que por meio de um software será capaz de ler as entradas (sensores) e tomar ações de controle, às quais, dependendo da aplicação, poderão ser a partida ou desligamento, ou alteração de parâmetros de aparelhos mecânicos e eletrônicos que são capazes de modificar e propiciar as melhores condições de ambiência, conforto e produtividade dos animais.

003 - Além de atuar criando uma ação de controle, o sistema poderá, em alguns casos, emitir alarmes informando os produtores e/ou responsáveis pela produção dos animais. As condições as quais os animais estão poderão ser monitoradas e acompanhadas por meio do sistema e internet, permitindo ao produtor acessá-las, independentemente do local que esteja; somado a isso ele poderá atuar sobre os equipamentos integrados ao sistema, tomando as suas próprias decisões. Dessa forma o produtor, ou responsável pelo cuidado e manejo dos animais, poderá ter toda informação sobre a sua produção e equipamentos disponíveis em qualquer lugar desde que haja conexão com a internet.

004 - Esta tecnologia vem suprir as necessidades dos produtores em atingir os padrões de qualidade da carne, bem como peso e tamanho, além da aplicação correta e redução de custos com desperdícios de ração, entre outros insumos. Os produtores ou criadores de animais em larga escala,

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2/12 dificilmente podem se ausentar das propriedades, pois os animais dependem dos cuidados in loco. A identificação dos parâmetros atualmente é feita de forma visual, ou muitas vezes baseada na experiência de cada um, portanto, o manejo dos animais varia entre as várias propriedades e da pessoa que é responsável pelo manejo. Deseja-se, com isso, permitir maior lucratividade e liberdade aos responsáveis pelo manejo dos animais, permitindo aos mesmos obter todas as informações necessárias sobre as condições dos animais e ainda serem alertados por meio da internet caso seja necessária alguma intervenção humana, além de não precisarem se submeter a condições climáticas desfavoráveis para ligar equipamentos ou não, pois terão controle de sua propriedade estando conectados à internet. Espera-se também facilitar a gestão da produção dos animais, trazendo mais informações ao produtor.

005 - O SISTEMA INTEGRADO DE MONITORAMENTO E ATUAÇÃO PARA AMBIÊNCIA DE ANIMAIS PRODUZIDOS EM LARGA ESCALA integra a informação recolhida do ambiente produtivo, traduzido de forma consciente, que possa ser interpretada e enviada, e a tomada de decisões capaz de acionar equipamentos, aparatos e meios físicos até então apenas acionados por meio da interferência humana, permitindo que, desta maneira, o produtor possa usufruir de maior liberdade.

006 - A presente patente de invenção fornece uma solução quanto à padronização do manejo dos animais, garantindo maior uniformidade entre os lotes; Também auxilia na redução de consumo energético por meio do funcionamento racional dos equipamentos baseado em informações sensoriais. O sistema de monitoramento integrado também permitirá ao produtor manter as condições do ambiente dos animais mais estável, o que evita stress, desgaste dos animais e melhora o aproveitamento dos insumos fornecidos aos animais, melhorando a conversão de alimento em proteína. O produtor poderá analisar os dados históricos e com isso,

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3/12 estudar melhorias a fim de, continuamente, progredir no desenvolvimento de seus animais e o monitoramento e atuação remoto da sua produção trará um maior conforto a vida do produtor, que poderá gerir atividades até então realizadas somente em campo.

007 - O sistema integrado de obtenção de informações, tomada de decisões, acionamento e controle feito remotamente pode ser empregado nas mais variadas áreas de manejo animal, tais como a piscicultura, avicultura e suinocultura.

008 - Para o desenvolvimento deste sistema de integrado, será necessárias extrair as informações do ambiente, informá-las ao software de gerenciamento e só então por meio dos equipamentos integrados poderão ser atuados, proporcionando assim o controle dos equipamentos de forma remota, e o monitoramento do funcionamento e dos parâmetros da planta por intermédio do software. Para o desenvolvimento completo deste sistema, existem basicamente dois tipos de equipamentos: os equipamentos de monitoramento e os equipamentos de atuação.

009 - Equipamentos de monitoramento são equipamentos eletrônicos, que são dotados dos sensores adequados para avaliar os parâmetros desejados, que fazem a leitura destas informações, as processam e enviam ao servidor, software de gerenciamento. Os sensores dos parâmetros a serem monitorados poderão ser vários, comportando sondas de oxigênio dissolvido, pH, temperatura, potencial de oxirredução (ORP), nitratos, amônia, luminosidade, turbidez, entre outros que possam ser conectados compativelmente com o hardware disponível para monitoramento. Os equipamentos de monitoramento são apresentados na Fig. 01. Na Fig. 01 o item 01 é o servidor; o item 02 é a rede de comunicação; o item 03 é o processamento de sinais; o item 04 é a sonda de oxigênio dissolvido; o item 05 é a sonda de tempeatura; o item 06 é a sonda de amônia.

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010 - Os equipamentos de atuação são equipamentos eletrônicos, que são dotados de dispositivos capazes de fazer o interfaceamento entre o comando do servidor de gerenciamento e o equipamento a ser comandado, por exemplo, o quadro de relés, que permite a alimentação elétrica ou não dos equipamentos, saídas PWM (Pulse Width Modulation), entre outros; os equipamentos de atuação são apresentados na Fig. 02. Na Fig. 02 o item 01 é o servidor; o item 02 é a rede de comunicação; o item 03 é o processamento de sinais; o item 04 é o exaustor; o item 05 é o aerador; o item 06 é o alarme; o item 07 são as lâmpadas.

011-0 funcionamento do sistema é composto da aquisição das informações, processamento, decisão e o comando final de acionamento de equipamentos ou aparatos, a fim de garantir as adequadas condições para os animais. Quando conectado o software a internet, será então possível por meio do acesso a internet, controlar e monitorar a planta remotamente. Os equipamentos sejam eles de atuação ou monitoramento, estarão conectados a uma rede de comunicação local, onde também está conectado o servidor local, o qual é responsável por processar as informações fornecidas pelos demais equipamentos e tomar as devidas ações de controle, além de replicar as informações para as nuvens. O servidor local é importante, pois atualmente as conexões de internet em regiões e localidades rurais ainda são de qualidade inferior. Os dados obtidos pelo servidor serão replicados para as nuvens, permitindo assim o armazenamento de dados tanto locais quanto na nuvem, bem como permitindo a ação e monitoramento pela rede local e também externamente quando disponível a conexão com a internet.

012 - A Fig. 03 demonstra o funcionamento do sistema. O item 01 representa as informações do ambiente produtivo, de criação animal, onde estão todas as características do ambiente, por exemplo: temperatura, oxigênio dissolvido, amônia entre outras. O item 02 representa a aquisição

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5/12 e quantificação das características da planta produtiva por meio dos equipamentos de monitoramento equipados com os sensores adequados. O item 03 representa o sistema de gerenciamento, que recebe estas informações já quantificadas, interpreta-as podendo já tomar ações de controle (item 04), ou informá-las ao usuário (item 05). No item 04 a ação de controle é executada a partir de uma ordem do sistema de gerenciamento, e interpretada pelos equipamentos de acionamento. No item 05 os parâmetros monitorados têm sua informação repassada ao usuário, quer seja por meio de smartphones, computadores, e-mail, sms, entre outros. No item 06 o usuário pode visualizar todas as informações, bem como, enviar comandos ao sistema, estando ou não no local. No item 07 o sistema interpreta as ordens de comando vindas do usuário, bem como as ações de controle geradas automaticamente pelo software. Conforme o modo de operação selecionado, este obedecerá aos parâmetros do software ou ao comando gerado pelo usuário.

013 - Toda esta interação pode ser armazenada na nuvem, quando conectado a internet, e também por meio da internet poderá enviar comandos. Tornando o sistema acessível de qualquer lugar, desde que haja conexão com a rede de internet. Todos estes aparatos, por assim dizer, esta plataforma, pode ser aplicada em vários setores, desde que os sensores adequados sejam empregados, a parametrização do software de gerenciamento esteja correta e haja um sistema de comunicação estabelecido entre os vários equipamentos e servidor.

014 - Dentro da piscicultura o sistema integrado ainda necessita de um sistema de medição da qualidade da água, capaz de monitorar e quantificar em tanques criadouros de peixes, índices de oxigênio dissolvido, pH, temperatura, potencial de oxirredução (ORP), nitratos, amônia, luminosidade, turbidez, por meio de sondas instaladas e conectadas a equipamentos via Wi-Fi, que utilizarão protocolo de

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6/12 comunicação. IEEE 802.11a: que opera na frequência de 5 GHz, com a taxa de transmissão de 54 Mbps; · IEEE 802.11b: que opera na frequência de 2.4 GHz, com a taxa de transmissão de dados de 11 Mbps; · IEEE 802.11g: frequência de 2.4 GHz, com a taxa de transferência de 54 Mbps;.

• IEEE 802.11n: opera nas frequências de 2.4 GHz a 5GHz, com a taxa de transmissão de dados variando de 65 Mbps a 600 Mbps, além de outros protocolos de padrão Low-Power Wide-Area Network (LPWAN). Todas as informações coletadas são enviadas para uma central de dados Wi-Fi e transmitidas para um computador, na propriedade, que recebe os dados e alimenta um software de gerenciamento. O software de gerenciamento replica as informações para um servidor alocado na nuvem, ficando disponíveis para o acesso de qualquer lugar, via computadores, dispositivos móveis e web (Android, Windows Phone e IOS).

015-0 sistema integrado conta com acionadores, equipamentos interligados a central de dados via Wi-Fi, utilizando-se de protocolo de comunicação. IEEE 802.11a: que opera na frequência de 5 GHz, com a taxa de transmissão de 54 Mbps; · IEEE 802.11b: que opera na frequência de 2.4 GHz, com a taxa de transmissão de dados de 11 Mbps; · IEEE 802.11g: frequência de 2.4 GHz, com a taxa de transferência de 54 Mbps;.

• IEEE 802.11n: opera nas frequências de 2.4 GHz a 5GHz, com a taxa de transmissão de dados variando de 65 Mbps a 600 Mbps além de outros protocolos de padrão Low-Power Wide-Area Network (LPWAN), instalados no disjuntor elétrico e conectados, via cabos elétricos, aos aeradores e chafarizes instalados nos tanques criadouros de peixes, com a função principal de acioná-los, automática ou manualmente local ou remotamente. Este acionamento é conduzido pelo software, podendo ser das seguintes formas: remota, sendo via internet (em qualquer lugar fora da propriedade), por meio de computadores, dispositivos móveis e web; ou local sem a necessidade de internet.

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016 - Dentro da piscicultura os sensores do sistema integrado consistem de equipamentos interligados a central de dados via Wi-Fi, utilizando-se de utilizarão protocolo de comunicação. IEEE 802.11a: que opera na frequência de 5 GHz, com a taxa de transmissão de 54 Mbps; · IEEE 802.11b: que opera na frequência de 2.4 GHz, com a taxa de transmissão de dados de 11 Mbps; · IEEE 802.11g: frequência de 2.4 GHz, com a taxa de transferência de 54 Mbps;. · IEEE 802.11η: opera nas frequências de 2.4 GHz a 5GHz, com a taxa de transmissão de dados variando de 65 Mbps a 600 Mbps, além de outros protocolos de padrão Low-Power Wide-Area Network (LPWAN), conectados diretamente aos aeradores e chafarizes instalados nos tanques criadouros de peixes, com a função principal de monitorar o funcionamento dos mesmos. Detectada qualquer irregularidade pelos sensores, como mal funcionamento, a central de dados recebe um alerta do tipo texto e/ou sinal sonoro, a qual transmite ao software de gerenciamento, que enviará via celular o mesmo alerta a todos os números de celulares cadastrados, possibilitando assim a tomada decisões.

017 - A central de dados do sistema, tanto na área da piscicultura, como na área da avicultura e suinocultura, é constituída de uma antena do tipo Ommi DBI. Dependendo da condição pode ser usada ,7 dbi2.4ghz, 8dbi 2.4ghz, 9 dbi2.4 GHZ , 10 dbi2.4 GHZ ,12dbi 2.4ghz , 15dbi 2.4ghz, 18dbi2.4 GHZ, 20dbi 2.4 GHZ 25 dbi 2.4 GHZ 30dbi 2.4 GHZ 7dbi 5.8ghz, 8dbi 5.8ghz, 9dbi 5.8 GHZ , 10dbi 5.8 GHZ ,12dbi 5.8ghz , 15dbi 5.8ghz, 18 dbi5.8. GHZ, 20dbi 5.8 GHZ 25dbi 5,8 GHZ 30dbi 5.8 GHZ e um AP com frequência 2.4ghz e ou 5.8ghz que utiliza segurança via MAC, e se conecta ao computador onde estiver instalado o software de gerenciamento por meio de cabo de rede ou Wi-Fi, utilizando-se de protocolo de comunicação. IEEE 802.11a: que opera na frequência de 5 GHz, com a taxa de transmissão de 54 Mbps; · IEEE 802.11b: que opera na frequência de 2.4 GHz, com a taxa de transmissão de dados de 11

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Mbps; · ΙΕΕΕ 802.11g: frequência de 2.4 GHz, com a taxa de transferência de 54 Mbps;. · ΙΕΕΕ 802.11η: opera nas frequências de 2.4 GHz a 5GHz, com a taxa de transmissão de dados variando de 65 Mbps a 600 Mbps, além de outros protocolos de padrão Low-Power Wide-Area Network (LPWAN).

018 - Os sensores para silo da área da piscicultura consistem de equipamentos interligados a central de dados via Wi-Fi, utilizando-se de protocolo de comunicação. IEEE 802.11a: que opera na frequência de 5 GHz, com a taxa de transmissão de 54 Mbps; · IEEE 802.11b: que opera na frequência de 2.4 GHz, com a taxa de transmissão de dados de 11 Mbps; · IEEE 802.11g: frequência de 2.4 GHz, com a taxa de transferência de 54 Mbps;. · IEEE 802.11η: opera nas frequências de 2.4 GHz a 5GHz, com a taxa de transmissão de dados variando de 65 Mbps a 600 Mbps, além de outros protocolos de padrão Low-Power Wide-Area Network (LPWAN). Será instalado no silo de armazenamento de ração com a finalidade de verificar a quantidade contida no interior do mesmo, item 01 na Fig. 04, enviando essa informação para a central de dados, item 02 na Fig. 04, que por sua vez retransmite para o software de gerenciamento, item 03 na Fig. 04 que envia para a nuvem, item 04 na Fig. 04 permitindo o monitoramento da quantidade de ração para a alimentação dos peixes instalado em computadores, dispositivos móveis e web.

019-0 gerenciamento do sistema tanto para a piscicultura como para a avicultura e a suinocultura, se dá a partir de um software desenvolvido com objetivo de coletar as informações dos equipamentos instalados nos diversos setores produtivos da cadeia de peixes, suínos, aves e ração na propriedade, armazenando as informações em um banco de dados local e posteriormente migrando-os para a nuvem. Com as informações coletadas, o software realizará a comparação dos parâmetros de configurações pré-estabelecidos e atuará para que haja a mudança das

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9/12 condições dos tanques de peixe, aviários de frangos, granjas de porcos e silos de ração, permitindo o acionamento, desligamento automático ou a emissão de alertas quando necessário. Essas informações também podem gerar relatórios de médias, como por exemplo, de qualidade da água, temperatura do ambiente, oxigenação, níveis de armazenamento e outros, em determinado período. O software de gerenciamento poderá ser instalado em computadores, dispositivos móveis e web.

020 - No campo da avicultura e suinocultura o sistema precisa contar com um sensor de temperatura que consiste de equipamentos interligados a central de dados via Wi-Fi, utilizando-se de protocolo de comunicação. IEEE 802.11a: que opera na frequência de 5 GHz, com a taxa de transmissão de 54 Mbps; · IEEE 802.11b: que opera na frequência de 2.4 GHz, com a taxa de transmissão de dados de 11 Mbps; · IEEE 802.11g: frequência de 2.4 GHz, com a taxa de transferência de 54 Mbps;. · IEEE 802.11η: opera nas frequências de 2.4 GHz a 5GHz, com a taxa de transmissão de dados variando de 65 Mbps a 600 Mbpsalém de outros protocolos de padrão Low-Power Wide-Area Network (LPWAN). Instalados na parte interna dos aviários e granjas de porcos com a finalidade de monitorar a temperatura do ambiente. Detectada qualquer irregularidade na temperatura interna do aviário ou granja de porcos, a central de dados recebe um alerta do tipo texto e/ou sinal sonoro, a qual transmite ao software de gerenciamento, que envia via celular o mesmo alerta a todos os números de celulares cadastrados, possibilitando assim a tomada de decisão.

021 - Na avicultura e suinocultura o sistema também precisa portar um sensor de comedouro, equipamentos interligados a central de dados via Wi-Fi, utilizando-se de protocolo de comunicação. IEEE 802.11a: que opera na frequência de 5 GHz, com a taxa de transmissão de 54 Mbps; ·

IEEE 802.11b: que opera na frequência de 2.4 GHz, com a taxa de

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10/12 transmissão de dados de 11 Mbps; · IEEE 802.11g: frequência de 2.4 GHz, com a taxa de transferência de 54 Mbps;. · IEEE 802.11η: opera nas frequências de 2.4 GHz a 5GHz, com a taxa de transmissão de dados variando de 65 Mbps a 600 Mbps.além de outros protocolos de padrão Low-Power Wide-Area Network (LPWAN) na central de distribuição de ração para os comedouros das aves ou suínos com a finalidade de monitorar o bom funcionamento dos mesmos. Detectada qualquer irregularidade como falha na central de distribuição de ração, a central de dados recebe um alerta do tipo texto e/ou sinal sonoro, a qual transmite ao software de gerenciamento, que envia via celular o mesmo alerta a todos os números de celulares cadastrados, possibilitando assim a tomada de decisão.

022 - O sistema também possui um sensor para bomba de água para aplicação na área da avicultura e suinocultura, equipamentos interligados a central de dados via Wi-Fi, utilizando-se de protocolo de comunicação. IEEE 802.11a: que opera na frequência de 5 GHz, com a taxa de transmissão de 54 Mbps; · IEEE 802.11b: que opera na frequência de 2.4 GHz, com a taxa de transmissão de dados de 11 Mbps; · IEEE 802.11g: frequência de 2.4 GHz, com a taxa de transferência de 54 Mbps;. • IEEE 802.11n: opera nas frequências de 2.4 GHz a 5GHz, com a taxa de transmissão de dados variando de 65 Mbps a 600 Mbps, além de outros protocolos de padrão Low-Power Wide-Area Network (LPWAN) instalado junto a bomba da água responsável por abastecer os bebedouros das aves ou suínos com a finalidade de monitorar o bom funcionamento dos mesmos. Detectada qualquer irregularidade como falha na central de distribuição de ração, a central de dados recebe um alerta do tipo texto e/ou sinal sonoro, a qual transmite ao software de gerenciamento, que envia via celular o mesmo alerta a todos os números de celulares cadastrados, possibilitando assim a tomada de decisão.

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023 - Na avicultura e suinocultura o sistema também possui acionadores, que consistem de equipamentos interligados a central de dados via Wi-Fi, utilizando-se de protocolo de comunicação. IEEE 802.11a: que opera na frequência de 5 GHz, com a taxa de transmissão de 54 Mbps; · IEEE 802.11b: que opera na frequência de 2.4 GHz, com a taxa de transmissão de dados de 11 Mbps; · IEEE 802.11g: frequência de 2.4 GHz, com a taxa de transferência de 54 Mbps;. · IEEE 802.11η: opera nas frequências de 2.4 GHz a 5GHz, com a taxa de transmissão de dados variando de 65 Mbps a 600 Mbps, além de outros protocolos de padrão Low-Power Wide-Area Network (LPWAN), instalados no disjuntor elétrico e conectados, via cabos elétricos, exaustores climatizadores instalados nos aviários e granja de suínos com a função principal de acioná-los, automática ou manualmente local ou remotamente. Este acionamento será conduzido pelo software, podendo ocorrer das seguintes formas: remota, sendo via internet (em qualquer lugar fora da propriedade), por meio de dispositivos móveis e computadores; e/ou local sem a necessidade de internet.

024 - Os sensores para silo da área da avicultura e suinocultura consistem de equipamentos interligados a central de dados via Wi-Fi, utilizando-se de protocolo de comunicação. IEEE 802.11a: que opera na frequência de 5 GHz, com a taxa de transmissão de 54 Mbps; · IEEE 802.11b: que opera na frequência de 2.4 GHz, com a taxa de transmissão de dados de 11 Mbps; · IEEE 802.11g: frequência de 2.4 GHz, com a taxa de transferência de 54 Mbps;. · IEEE 802.11η: opera nas frequências de 2.4 GHz a 5GHz, com a taxa de transmissão de dados variando de 65 Mbps a 600 Mbps, além de outros protocolos de padrão Low-Power WideArea Network (LPWAN). Será instalado no silo de armazenamento de ração com a finalidade de verificar a quantidade contida no interior do mesmo, enviando essa informação para a central de dados que por sua vez retransmite para o software de gerenciamento que envia para a nuvem

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12/12 permitindo o monitoramento da quantidade de ração para a alimentação das aves e suínos via celular, tablet, computador e web, conforme demonstrado na Fig. 04.

025 - São apresentadas, na sequência, as figuras esquemáticas de uma realização de patente de invenção, cujas dimensões e didaticamente os diversos aspectos / proporções não são necessariamente os reais, pois as figuras têm apenas a finalidade de apresentar o objeto.

- Fig. 01 apresenta os equipamentos de monitoramento do sistema;

- Fig. 02 Apresenta os equipamentos de atuação do sistema;

- Fig. 03 Esquematiza o funcionamento da interação do sistema;

- Fig. 04 Esquematiza o funcionamento dos sensores para silo do sistema;

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Claims (1)

1. REIVINDICAÇÕES

   001- “SISTEMA INTEGRADO DE MONITORAMENTO E ATUAÇÃO PARA AMBIÊNCIA DE ANIMAIS PRODUZIDOS EM LARGA ESCALA” é caracterizado por tratar-se de um sistema remoto para monitoramento e controle dos principais parâmetros relacionados a ambiência de animais produzidos em larga escala, através da integração de equipamentos de monitoramento, como sondas de temperatura, oxigênio e amônia, às quais enviam relatórios informativos para o sistema e os dispositivos remotos cadastrados no mesmo, e equipamentos de atuação que permitem a manutenção das condições de ambiência dos animais através de ações determinadas através dos dispositivos remotos.

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