BR102019017747A2

BR102019017747A2 - AUTONOMOUS AND AUTOMATED DEVICE FOR IRRIGATION MANAGEMENT

Info

Publication number: BR102019017747A2
Application number: BR102019017747-0A
Authority: BR
Inventors: José Carlos Mendonça; William Da Silva Vianna; Bruno Ramos Maciel; Késsila Da Silva Menezes Perdomo; Bruna Leonardo De Jesus Rabelo De Barros; João Elias Mothé
Original assignee: Instituto Federal De Educação, Ciência E Tecnologia Fluminense
Priority date: 2019-08-26
Filing date: 2019-08-26
Publication date: 2021-03-09

Abstract

dispositivo autônomo e automatizado para gerenciamento de irrigação. sistema autônomo de gerenciamento de irrigação composto por: dispositivo microcontrolado para o cálculo automático da evapotranspiração, módulo real time clock, sensores de temperatura do ar, umidade relativa do ar, precipitação pluviométrica, radiação solar e velocidade do vento, sistema de transferência de água para irrigação, sistema de alimentação por placas fotovoltaicas e baterias e interface de parametrização via web. por meio da interface, o usuário define informações necessárias ao funcionamento do sistema referentes às especificações da cultura e características do solo, e a invenção determina a dosagem necessária de água que a cultura carece tendo um melhor aproveitamento dos recursos hídricos e otimização das metas de produções agrícolas. após, aciona o sistema de transferência de água pelo tempo necessário para repor a quantidade de água perdida durante o processo de evapotranspiração.standalone and automated device for irrigation management. autonomous irrigation management system consisting of: microcontrolled device for the automatic calculation of evapotranspiration, real time clock module, air temperature sensors, relative humidity, rainfall, solar radiation and wind speed, water transfer system for irrigation, power system for photovoltaic plates and batteries and parameterization interface via the web. through the interface, the user defines information necessary for the system to function regarding crop specifications and soil characteristics, and the invention determines the necessary dosage of water that the crop lacks, making better use of water resources and optimizing production goals agricultural products. afterwards, it activates the water transfer system for the time necessary to replace the amount of water lost during the evapotranspiration process.

Description

AUTONOMOUS AND AUTOMATED DEVICE FOR IRRIGATION MANAGEMENT

FIELD OF THE INVENTION

[01] A invenção concerne um dispositivo autônomo que calcula a evapotranspiração de uma dada lavoura e realiza de forma automática a irrigação com a quantidade de água que a planta precisa em função da fase fenológica e da necessidade hídrica. A invenção é capaz de otimizar o uso de recurso hídrico na irrigação da plantação transferindo para a lavoura a quantidade exata de água que a planta necessita e faz uso de energia solar para operação. A invenção pode operar com diferentes culturas agrícolas e utiliza o método de Penman-Monteith FAO 56 para o cálculo da evapotranspiração de referência, calculado com os elementos meteorológicos observados em tempo real, sendo eles a temperatura do ar, a umidade relativa do ar, a velocidade do vento e a radiação solar global. Também são registrados dados da precipitação pluviométrica, utilizados no cálculo do balanço hídrico da água no solo e valores de coeficientes de cultivo (Kc) para a estimativa da evapotranspiração potencial da cultura e sua respectiva necessidade hídrica.[01] The invention concerns an autonomous device that calculates the evapotranspiration of a given crop and automatically performs irrigation with the amount of water that the plant needs depending on the phenological phase and the water requirement. The invention is able to optimize the use of water resources in irrigating the plantation by transferring to the crop the exact amount of water the plant needs and making use of solar energy for operation. The invention can operate with different agricultural crops and uses the Penman-Monteith FAO 56 method for the calculation of the reference evapotranspiration, calculated with the meteorological elements observed in real time, being the air temperature, the relative humidity of the air, the wind speed and global solar radiation. Data on rainfall are also recorded, used to calculate the water balance in the soil and values of cultivation coefficients (Kc) to estimate the potential evapotranspiration of the crop and its respective water requirement.

BACKGROUND OF THE INVENTION AND PREVIOUS TECHNIQUE

[02] A irrigação é utilizada há séculos pela humanidade como meio artificial de reposição de água às plantas, sendo uma solução eficiente para períodos de seca, estiagens prolongadas ou para locais cujo volume de chuva dificulta ou impossibilita o cultivo de plantas. Isso assegura a produtividade e a qualidade da produção. Atualmente, existem diferentes técnicas de irrigação que variam essencialmente no modo de aplicação da água no campo de plantio. A invenção, no entanto, ultrapassa o atual estado da técnica, pois permite calcular o volume exato de água necessário a ser reposto para aquela determinada cultura. Dessa forma, a invenção oferece vantagens na otimização dos recursos hídricos, além de apresentar um custo reduzido e flexibilidade, uma vez que permite ao usuário personalizar o processo de irrigação através da alteração de parâmetros.[02] Irrigation has been used by mankind for centuries as an artificial means of replacing water for plants, being an efficient solution for periods of drought, prolonged droughts or for places where the volume of rain makes it difficult or impossible to grow plants. This ensures productivity and quality of production. Currently, there are different irrigation techniques that vary essentially in the way water is applied in the plantation field. The invention, however, goes beyond the current state of the art, as it allows calculating the exact volume of water needed to be replaced for that particular culture. Thus, the invention offers advantages in the optimization of water resources, in addition to presenting a reduced cost and flexibility, since it allows the user to personalize the irrigation process by changing parameters.

[03] A invenção refere-se a um sistema autônomo de gerenciamento de irrigação. O protótipo faz uso de sensores de temperatura do ar, umidade relativa do ar, radiação solar global, velocidade do vento e precipitação pluviométrica. O sistema conta ainda com uma interface de parametrização via WEB que permite inserção de dados dos parâmetros relativos à lavoura. Os dados colhidos dos sensores, juntamente com parâmetros provenientes da interface de parametrização são utilizados para o cálculo do volume de água a ser irrigado a partir do cálculo da evapotranspiração e do balanço hídrico do solo. A invenção utiliza energia fotovoltaica e baterias recarregáveis permitindo um funcionamento contínuo, inclusive em períodos noturnos ou de baixa radiação.[03] The invention relates to an autonomous irrigation management system. The prototype uses sensors for air temperature, relative humidity, global solar radiation, wind speed and rainfall. The system also has a parameterization interface via WEB that allows data insertion of the parameters related to the crop. The data collected from the sensors, together with parameters from the parameterization interface, are used to calculate the volume of water to be irrigated from the calculation of evapotranspiration and soil water balance. The invention uses photovoltaic energy and rechargeable batteries allowing continuous operation, even at night or in low radiation.

[04] A patente AU2017100206A4, descreve uma invenção que é um método para determinar o quantitativo de água a ser utilizado na irrigação de uma área de plantio. Tal método exige o uso de sensores de umidade do solo para determinar a necessidade de irrigação, e utiliza o valor de evapotranspiração e dados meteorológicos para o cálculo da quantidade de água a ser utilizada. Diferentemente da invenção aqui proposta, além da necessidade do uso de sensores de umidade do solo, o método não leva em consideração as características do solo ou faz uso da variável velocidade do vento em seu cálculo.[04] The patent AU2017100206A4, describes an invention that is a method to determine the quantity of water to be used in the irrigation of a plantation area. Such a method requires the use of soil moisture sensors to determine the need for irrigation, and uses the evapotranspiration value and meteorological data to calculate the amount of water to be used. Unlike the invention proposed here, in addition to the need to use soil moisture sensors, the method does not take into account the characteristics of the soil or makes use of the variable wind speed in its calculation.

[05] A patente WO2013042113 descreve um sistema e método de monitoramento para controle do processo de irrigação automática. O sistema utiliza lisímetros para medir a quantidade de água perdida devido a evapotranspiração e com base nos dados obtidos, o sistema de controle realiza os cálculos e envia o sinal de controle para ativar o irrigador. A referida patente não trata dos índices pluviométricos no cálculo para irrigação e nem faz uso dos sensores necessários para o cálculo da evapotranspiração conforme o método de Penman-Monteith.[05] The patent WO2013042113 describes a monitoring system and method for controlling the automatic irrigation process. The system uses lysimeters to measure the amount of water lost due to evapotranspiration and based on the data obtained, the control system performs the calculations and sends the control signal to activate the irrigator. The aforementioned patent does not deal with the pluviometric indexes in the calculation for irrigation, nor does it make use of the sensors necessary for calculating evapotranspiration according to the Penman-Monteith method.

[06] A patente AU2016262763A1 utiliza a curva característica local da evapotranspiração definida empiricamente para fazer o controle de rega empregando um controlador de irrigação. A patente não faz uso de nenhum sensor para medição de variáveis meteorológicas, de forma que o controle de irrigação está limitado aos valores de evapotranspiração médios armazenados previamente no sistema de controle.[06] The patent AU2016262763A1 uses the empirically defined local characteristic curve of empirically to control irrigation using an irrigation controller. The patent does not use any sensor to measure meteorological variables, so that irrigation control is limited to the average evapotranspiration values previously stored in the control system.

[07] A patente US2016212952A1 refere-se a invenção de um módulo de controle de irrigação que configura um calendário de rega em um controlador de irrigação vinculado a uma base de dados meteorológicos gerados por uma estação meteorológica, ou seja, o módulo pode acrescentar, para o controlador de irrigação, ajustes de cronograma na rega baseado no clima , ressaltando que neste projeto o controle da irrigação é feito sem hardware, pois o transmissor é sem fio e software, algoritmos de evapotranspiração, para armazenar e interpretar dados meteorológicos de uma estação meteorológica. A invenção não utiliza o método de cálculo da evapotranspiração de Penman-Monteith e nem funciona de forma autônoma.[07] The patent US2016212952A1 refers to the invention of an irrigation control module that sets up an irrigation schedule in an irrigation controller linked to a meteorological database generated by a meteorological station, that is, the module can add, for the irrigation controller, schedule adjustments in irrigation based on the climate, emphasizing that in this project the irrigation control is done without hardware, since the transmitter is wireless and software, evapotranspiration algorithms, to store and interpret meteorological data of a station meteorological. The invention does not use the Penman-Monteith evapotranspiration calculation method, nor does it work autonomously.

[08] A patente BR102012007826-0A2 retrata uma invenção de uma estação meteorológica em que há uma unidade de captação de dados, outra receptora de dados, e o sistema de transmissão dos mesmos. A criação tem por objetivo obter informações climáticas, por meio da unidade de captação a qual compreende transmissores eletromagnéticos que proporcionam a transmissão dos dados recebidos para uma unidade receptora remota. Não utiliza os dados obtidos da estação meteorológica para comandar um sistema de irrigação, eles são voltados para o setor da aeronáutica.[08] The patent BR102012007826-0A2 depicts an invention of a meteorological station in which there is a data capture unit, another data receiver, and the data transmission system. The creation aims to obtain climatic information, through the capture unit which comprises electromagnetic transmitters that provide the transmission of the received data to a remote receiving unit. It does not use the data obtained from the weather station to control an irrigation system, they are aimed at the aeronautics sector.

[09] A patente BR102015032384-0A2 descreve um sistema automático de medição de chuva utilizando um pluviômetro de médio alcance em que os dados são transmitidos em tempo real. O sistema automático é composto de uma rede de pluviômetros formando assim três subsistemas principais: sensoriamento, transmissão de dados, energia e posicionamento. Apesar da invenção fornecer de forma automática e em tempo real o índice pluviométrico, ela não objetiva a medição da precipitação voltada para calcular a lâmina de água necessária em uma cultura agrícola, mas sim para monitoramento para evitar desastres em áreas urbanas de risco e variações climáticas que interferem na produção das lavouras.[09] The patent BR102015032384-0A2 describes an automatic rain measurement system using a medium-range rain gauge in which data is transmitted in real time. The automatic system is composed of a network of rain gauges, thus forming three main subsystems: sensing, data transmission, energy and positioning. Although the invention provides the rainfall index automatically and in real time, it is not intended to measure precipitation aimed at calculating the water depth required in an agricultural crop, but for monitoring to avoid disasters in urban areas at risk and climatic variations that interfere in the production of crops.

[10] A patente PI0216012-9A retrata dois tipos de estações automatizadas para a captação de dados climatológicos. A primeira armazena a precipitação acumulada e o tempo decorrido até que os mesmos sejam lidos por um operador, a segunda armazena periodicamente os valores da precipitação e temperatura em uma memória não volátil. A estação desenvolvida é baseada em um microcontrolador PIC16F628, ou seja, distancia-se da arquitetura convencional de "data loggers". A referida criação não possui uma interface de leitura e parametrização via WEB e não utiliza os dados obtidos para executar o cálculo da evapotranspiração.[10] The patent PI0216012-9A depicts two types of automated stations for the capture of climatological data. The first stores the accumulated precipitation and the time elapsed until they are read by an operator, the second periodically stores the precipitation and temperature values in a non-volatile memory. The developed station is based on a PIC16F628 microcontroller, that is, it distances itself from the conventional architecture of "data loggers". This creation does not have a reading and parameterization interface via the WEB and does not use the data obtained to perform the evapotranspiration calculation.

[11] Durante a revisão patentária não foi identificada invenção com características semelhantes a que tratasse de uma plataforma de gerenciamento autônomo e automatizada, operada por energia fotovoltaica, com cálculo do volume de água para irrigação com base nas características do solo e no cálculo da evapotranspiração utilizando o método Penman-Monteith.[11] During the patent review, no invention was identified with characteristics similar to that dealing with an autonomous and automated management platform, operated by photovoltaic energy, with calculation of the volume of water for irrigation based on the characteristics of the soil and the calculation of evapotranspiration. using the Penman-Monteith method.

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[12] A invenção concerne um dispositivo para gerenciamento e cálculo do volume de água a ser aplicado em uma determinada cultura e acionamento automático do sistema de transferência de água. A invenção calcula o tempo de acionamento do sistema de transferência de água para irrigação com base nas seguintes variáveis e parâmetros: cálculo da evapotranspiração de referência e da cultura, fase fenológica da cultura, capacidade total de água no solo (CTA), índice pluviométrico do período, vazão do sistema de transferência, área da lavoura e espécie cultivada. A invenção é composta por quatro subsistemas, são eles: sistema de alimentação, sistema de aquisição de dados ambientais, sistema microcontrolado para o cálculo da evapotranspiração e sistema de acionamento da transferência de água para irrigação. O método de cálculo da evapotranspiração FAO Penman-Monteith não faz parte da invenção. A Figura 1 apresenta a ligação unifilar entre os subsistemas.[12] The invention concerns a device for managing and calculating the volume of water to be applied in a given culture and automatic activation of the water transfer system. The invention calculates the activation time of the irrigation water transfer system based on the following variables and parameters: calculation of the reference and culture evapotranspiration, phenological phase of the culture, total water capacity in the soil (CTA), rainfall index of the period, flow of the transfer system, crop area and cultivated species. The invention consists of four subsystems, they are: feeding system, environmental data acquisition system, microcontrolled system for calculating evapotranspiration and activation system for the transfer of water for irrigation. The FAO Penman-Monteith evapotranspiration calculation method is not part of the invention. Figure 1 shows the single-line connection between the subsystems.

[13] O sistema de alimentação faz uso de energia renovável, sendo alimentado por placas fotovoltaicas. Conta ainda com baterias recarregáveis, o que oferece autossuficiência ao sistema permitindo seu funcionamento contínuo em períodos noturnos ou de baixa luminosidade, e em locais afastados desprovidos de acesso a redes elétricas.[13] The power system makes use of renewable energy, being powered by photovoltaic plates. It also has rechargeable batteries, which provide the system with self-sufficiency, allowing its continuous operation at night or in low light, and in remote locations without access to electrical networks.

[14] O sistema de aquisição de dados é realizado de duas formas: por sensoriamento e pela interface de leitura/parametrização. No sensoriamento, utilizam-se elementos sensores para aquisição de dados das variáveis temperatura ambiente, umidade relativa do ar, velocidade do vento, radiação solar e precipitação de chuva. A interface de leitura e parametrização compreende em páginas WEB de visualização de dados do sistema e outra de configuração dos parâmetros da lavoura. Esses dados e parâmetros podem ser acessados por meio de dispositivos móveis com uso da tecnologia Wi-Fi. A interface permite a configuração dos parâmetros utilizados no cálculo do tempo de acionamento do sistema de transferência de água com base no volume de água a ser irrigado. Na interface de visualização de dados do sistema, são apresentadas informações da temperatura do ar, umidade relativa do ar, radiação solar global, precipitação pluviométrica, velocidade do vento, evapotranspiração de referência e da cultura, lâmina de água aplicada, coeficiente de cultura (Kc) aplicado, número de acionamentos do sistema de transferência de água, tempo total de acionamento do sistema, estado do sistema de transferência de água (ligado/desligado) e datas da última e da próxima irrigação. Enquanto na interface de parametrização, compreende a inserção e edição de parâmetros que são: características da cultura (profundidade do sistema radicular, fase fenológica, espécie cultivada); características do solo (densidade, capacidade de campo, ponto de murcha permanente); dados de geolocalização (latitude, longitude e altitude locais, área de plantio); dados referentes a irrigação (horário de início da irrigação, vazão do sistema de transferência de água, intervalo de tempo da irrigação, porcentagem de capacidade de água total); ajuste de data e hora local atual; funcionalidades de reset dos contadores mensais e totais; alteração do modo de operação manual ou automático do dispositivo; redefinição de senhas de acesso e página de auxílio a operação do dispositivo.[14] The data acquisition system is carried out in two ways: by sensing and by the reading / parameterization interface. In sensing, sensor elements are used to acquire data on the variables of ambient temperature, relative humidity, wind speed, solar radiation and rainfall. The reading and parameterization interface comprises WEB pages of system data visualization and another one for configuring crop parameters. These data and parameters can be accessed through mobile devices using Wi-Fi technology. The interface allows the configuration of the parameters used in the calculation of the activation time of the water transfer system based on the volume of water to be irrigated. In the system data visualization interface, information on air temperature, relative air humidity, global solar radiation, rainfall, wind speed, reference and culture evapotranspiration, applied water depth, culture coefficient (Kc) are presented. ) applied, number of water transfer system activations, total system activation time, water transfer system status (on / off) and dates of the last and the next irrigation. While in the parameterization interface, it comprises the insertion and editing of parameters that are: characteristics of the culture (depth of the root system, phenological phase, cultivated species); soil characteristics (density, field capacity, permanent wilt point); geolocation data (local latitude, longitude and altitude, planting area); irrigation data (irrigation start time, water transfer system flow, irrigation time interval, percentage of total water capacity); setting of current local date and time; reset features of monthly and total counters; changing the manual or automatic mode of operation of the device; resetting passwords and help page for device operation.

[15] O conjunto para o cálculo da evapotranspiração é composto de um microcontrolador associado a sensores que obtêm dados meteorológicos da velocidade do vento, temperatura ambiente, umidade relativa do ar e radiação solar, objetivando o cálculo automático da evapotranspiração de referência através do método Penman-Monteith – FAO56. A partir deste resultado, aliado ao coeficiente de determinada cultura e ao valor da precipitação obtida pelo sensor, é computado o valor da evapotranspiração da cultura. Uma vez mensurado, o dispositivo calcula o tempo de acionamento do sistema de transferência de água a ser aplicada na lavoura com base na vazão do sistema e no volume de água necessária.[15] The set for the calculation of evapotranspiration is composed of a microcontroller associated with sensors that obtain meteorological data of wind speed, ambient temperature, relative humidity and solar radiation, aiming at the automatic calculation of the reference evapotranspiration through the Penman method -Monteith - FAO56. From this result, combined with the coefficient of a given culture and the value of precipitation obtained by the sensor, the value of the evapotranspiration of the culture is computed. Once measured, the device calculates the activation time of the water transfer system to be applied in the field based on the flow of the system and the volume of water required.

[16] O cálculo do volume de água a ser irrigado é gerenciado pelo microcontrolador, o qual armazena os dados provenientes dos sistemas de aquisição e os utiliza para determinar o volume de água necessário a ser reposto pela irrigação. A dosagem hídrica necessária para a irrigação é obtida a partir do resultado da evapotranspiração da cultura e do valor da capacidade de água a repor devido a características do solo (CAD) de maneira automatizada. O método de cálculo do volume de água referente a disponibilidade de água no solo não faz parte da invenção.[16] The calculation of the volume of water to be irrigated is managed by the microcontroller, which stores the data from the acquisition systems and uses them to determine the volume of water needed to be replaced by irrigation. The water dosage required for irrigation is obtained from the result of the evapotranspiration of the crop and the value of the water capacity to be replenished due to soil characteristics (CAD) in an automated manner. The method of calculating the volume of water referring to the availability of water in the soil is not part of the invention.

[17] O dispositivo conta ainda com um módulo de Real Time Clock (RTC) para garantir a precisão de horário no funcionamento de todo o sistema.[17] The device also has a Real Time Clock (RTC) module to guarantee the accuracy of the time when the entire system works.

[18] Na Figura 2 é apresentado o diagrama unifilar dos componentes de cada sistema do dispositivo de gerenciamento de irrigação, descritos a seguir: Sistema de Alimentação, composto por Painéis fotovoltaicos (1); Circuito para recarga das baterias e de supressão contra flutuações de voltagem proveniente dos módulos fotovoltaicos (2); e Baterias para armazenamento de carga (3). Sistema de Aquisição de Dados, composto por Sensor para leitura dos valores de temperatura do ar (4); Sensor para leitura dos valores de umidade relativa do ar (5); Sensor para leitura dos valores de radiação solar global incidente (6); Circuito de condicionamento do sinal do sensor de radiação solar (7); Sensor para leitura dos valores de velocidade do vento (8); Circuito de condicionamento do sinal do sensor de velocidade do vento (9); Sensor para leitura dos valores de precipitação pluviométrica (10); e Interface que permite a parametrização de variáveis auxiliares ao cálculo do quantitativo de água a ser irrigado e a leitura de seus valores (11). Sistema Microcontrolado, tendo um Microcontrolador responsável pelo gerenciamento do controle de todo sistema (12); Módulo de Real Time Clock para manter o funcionamento de todo o dispositivo em tempo real (13). E Sistema de Transferência de Água contemplando Interface eletrônica de potência para acionamento do sistema de transferência a partir do sinal de acionamento do microcontrolador (14); e Sistema de transferência de água para a irrigação (15). Sendo que o dispositivo de gerenciamento de irrigação tem como fundamentação o algoritmo básico agendado apresentado na Figura 3.[18] Figure 2 shows the single-line diagram of the components of each system of the irrigation management device, described below: Power System, composed of photovoltaic panels (1); Circuit for recharging the batteries and for suppression against voltage fluctuations coming from the photovoltaic modules (2); and Load storage batteries (3). Data Acquisition System, composed of Sensor for reading the air temperature values (4); Sensor for reading the relative humidity values of the air (5); Sensor for reading the incident global solar radiation values (6); Signal conditioning circuit of the solar radiation sensor (7); Sensor for reading wind speed values (8); Wind speed sensor signal conditioning circuit (9); Sensor for reading rainfall values (10); and Interface that allows the parameterization of auxiliary variables for the calculation of the quantity of water to be irrigated and the reading of its values (11). Microcontrolled System, with a Microcontroller responsible for managing the control of the entire system (12); Real Time Clock module to maintain the functioning of the entire device in real time (13). E Water Transfer System with electronic power interface to activate the transfer system from the microcontroller trigger signal (14); and Water transfer system for irrigation (15). Since the irrigation management device is based on the basic scheduled algorithm shown in Figure 3.

[19] A partir das medições da radiação global incidente, medida a 2 metros do solo, obtém-se seu valor médio diário, que juntamente com os dados de geolocalização provenientes da interface de parametrização são utilizados para calcular a radiação líquida. Os valores de temperatura atual medidos pelo sensor são utilizados para determinar as temperaturas máxima, média e mínima do dia. Também são obtidos os valores máximo e mínimo diário da umidade relativa do ar, além do valor médio da velocidade do vento. Tais dados são utilizados como parâmetros para o cálculo da evapotranspiração de referência – ETo, pelo método de FAO Penman-Monteith (ALLEN et al., 1998), que é descrito pela Equação 1, onde: ETo – evapotranspiração de referência (mm dia-1); ∆ – declividade da curva de pressão de vapor (kPa ºC-1); Rn – radiação líquida total diária (MJ m2 dia-1); G – fluxo de calor no solo (MJ m-2 dia-1); γ – constante psicrométrica (kPa ºC-1); T – temperatura média do ar (ºC); U2 – velocidade média do vento a 2 metros de altura (m s-1); es – pressão de saturação de vapor de água (kPa); ea – pressão de atual de vapor de água (kPa).

[19] From the measurements of the incident global radiation, measured at 2 meters from the ground, its average daily value is obtained, which together with the geolocation data from the parameterization interface are used to calculate the net radiation. The current temperature values measured by the sensor are used to determine the maximum, average and minimum temperatures for the day. The daily maximum and minimum values of the relative humidity of the air are also obtained, in addition to the average value of the wind speed. Such data are used as parameters for the calculation of reference evapotranspiration - ETo, by the FAO method Penman-Monteith (ALLEN et al., 1998), which is described by Equation 1, where: ETo - reference evapotranspiration (mm dia- 1); ∆ - slope of the vapor pressure curve (kPa ºC-1); Rn - total daily net radiation (MJ m2 day-1); G - heat flow in the soil (MJ m-2 day-1); γ - psychrometric constant (kPa ºC-1); T - average air temperature (ºC); U2 - average wind speed at 2 meters high (m s-1); es - water vapor saturation pressure (kPa); ea - water vapor current pressure (kPa).

[20] Em seguida, calcula-se a ETc a partir do valor da ETo, descontando a quantidade de água reposta pela chuva e utilizando o fator Kc, proveniente de informações inseridas na interface de parametrização. O próximo passo é o cálculo do volume de água a ser irrigado, no qual leva-se em consideração a área de plantio e a disponibilidade de água do solo, dados estes obtidos através de informações inseridas pelo usuário na interface de parametrização. Por fim, calcula-se o tempo de acionamento do sistema de transferência de água, com base na vazão do sistema de transferência instalado, na informação inserida na interface de parametrização, e no volume a ser irrigado encontrado anteriormente. Dessa forma, completa-se um ciclo de operação e dá-se início a um novo ciclo. O tempo de duração do ciclo, em dias, é passível de configuração pelo usuário através da interface de parametrização.[20] Then, ETc is calculated from the ETo value, discounting the amount of water replaced by rain and using the Kc factor, from information entered in the parameterization interface. The next step is the calculation of the volume of water to be irrigated, which takes into account the planting area and the availability of soil water, data obtained through information entered by the user in the parameterization interface. Finally, the activation time of the water transfer system is calculated, based on the flow of the installed transfer system, the information entered in the parameterization interface, and the volume to be irrigated previously found. In this way, an operating cycle is completed and a new cycle begins. The cycle duration time, in days, is configurable by the user through the parameterization interface.

Claims

Autonomous irrigation management device, characterized by four subsystems, one for feeding, another for data acquisition, another for automatic calculation of evapotranspiration and another for triggering water transfer, as shown in Figure 1.

Device according to claim 1, characterized by measuring data of ambient temperature, relative humidity, solar radiation, wind speed and rainfall.

Device according to claim 1, characterized by having the respective embedded software that allows the display of process data via WEB and parameterization of crop data.

Device according to claim 1, characterized by a microcontrolled system with calculation of reference evapotranspiration by the FAO Penman-Monteith method and with calculation of the volume of water to be irrigated considering the evapotranspiration of the crop, parameters related to soil characteristics and rainfall data.

Device according to claim 1, characterized by controlling the activation time of the water transfer system for irrigation.