Redes de sensores aplicadas à agrobiodiversidade

O monitoramento ambiental é crucial para o acompanhamento, uso e conservação sustentável do meio, assim como para aumentar o entendimento sobre os serviços do ecossistema, que são definidos como aqueles serviços feitos pela natureza e que são críticos à vida no planeta. Por exemplo, a polinização é um desses principais serviços, sendo responsável pela manutenção da diversidade da vegetação nativa, bem como garantindo a produção de fibras e alimentos para o homem (1/3 de nossa alimentação depende direta ou indiretamente de plantas polinizadas por animais, segundo Klein et al., 2007). No entanto, o comportamento de abelhas, um dos mais importantes agentes polinizadores, dentro das colônias ou em campo aberto, depende muito do ambiente em que elas vivem e dos fatores abióticos. Em vista da perspectiva de mudanças climáticas drásticas para o Brasil nos próximos 40 anos, monitorar a atividade das abelhas nas suas áreas de ocorrência natural é de fundamental importância para a definição de manejos adaptativos que a situação exige, assim como atividades mitigatórias.

No contexto de uso e conservação sustentável do meio, a agricultura de precisão é um novo paradigma de produção, que leva em consideração a variação espaço-temporal dos fatores de produção ou de entrada para auxiliar no entendimento e gerência da variação da produtividade após a colheita. Dentre outros exemplos de monitoramento ambiental, pode-se destacar ainda a detecção de vazamentos tóxicos na água ou solo, o monitoramento de determinada espécie ameaçada (como por exemplo, a arara azul), para compreensão do seu comportamento e sua  proteção, o monitoramento e o controle de processos industriais, e o acompanhamento e automação de residências ou ambientes hospitalares.

Uma das principais tecnologias disponíveis para monitoramento ambiental, que forneça coleta e processamento de informações de maneira distribuída e coordenada, é a de Redes de Sensores. Essas redes permitem a coleta de diversos tipos de dados, como: características do solo (temperatura, umidade, perfil químico); temperatura e umidade do ar; índices pluviométricos; radiação solar; velocidade e direção do vento; detecção de pestes em armadilhas; medição direta de parâmetros das plantas (tamanho, diâmetro, fluxo de seiva); e imagens ou vídeos obtidos por meio de câmeras.

As primeiras redes de sensores dependiam de tecnologias de comunicação que utilizavam apenas cabos. Posteriormente outras tecnologias, como a LonWorks, passaram a oferecer outros meios de comunicação além dos pares de fios dedicados, cabos coaxiais, fibra óptica, infra-vermelho, rede elétrica e rádio. Mais recentemente, o uso de rádio para implementar a comunicação entre os sensores evoluiu consideravelmente, viabilizando as Redes de Sensores sem Fio (RSSF), que se tornaram uma importante ferramenta na coleta de dados, podendo complementar ou substituir outras tecnologias existentes (CAMILLI et al., 2007). As RSSF podem utilizar diferentes tecnologias de comunicação, como os padrões IEEE802.11, IEEE802.15.4. O uso de padrões é em geral desejável, pois possibilita a interoperabilidade. A utilização conjunta das RSSFs com outra tecnologia de grande importância no mundo atual, a identificação individual de objeto ou seres vivos por rádio frequência (Radio Frequency Identification - RFID) amplia ainda mais as oportunidades de aplicação.

Dentre as características importantes dessas tecnologias, uma delas possibilita aplicações particularmente interessantes para as áreas ambientais e agrícolas, que é a possibilidade de uso não apenas em aplicações estáticas, mas, sobretudo nas aplicações nas quais a mobilidade é importante. Dessa forma, sensores das RSSFs com RFID podem ser utilizados tanto fixos em árvores, solos ou ambientes de interesse para estudo, como também em movimento, com em animais, veículos agrícolas ou em robôs de monitoramento.

Para pesquisadores da área de biologia, o acesso aos dados de monitoramento ambiental é necessário para o entendimento de diversos aspectos comportamentais e funcionais dos seres observados. Por outro lado, obter esses dados de forma distribuída, coordenada e com acuidade, torna-se um desafio para pesquisadores da área de engenharia e computação. Assim, propõe-se aproximar pesquisadores que trabalham em pesquisas envolvendo RSSF e RFID com pesquisadores que são usuários desses sistemas, com o objetivo de projetá-las e configurá-las da maneira mais adequada para as aplicações em questão. Um esforço conjunto envolvendo pesquisadores de diversas áreas pode aumentar a relevância dos trabalhos de pesquisa, contribuindo com mais eficácia nas soluções dos problemas efetivamente encontrados em campo.

Pesquisadores

  • Carlos Eduardo Cugnasca
  • Cíntia Borges Margi
  • Vítor Heloiz Nascimento
  • Magno Teófilo Madeira da Silva
  • Phillip Mark Seymour Burt
  • Miguel Arjona Ramírez
  • Antonio Mauro Saraiva
  • Cristiano Magalhães Panazio
  • Luiz Cezar Trintinalia
  • Maria das Dores Miranda
  • José Kleber da Cunha Pinto
  • Vera Lucia Imperatriz Fonseca
  • Lionel Segui Gonçalves
  • Paulo S. L. M. Barreto
  • Neiva Guedes
  • Michael Hrncir
  • Marcos Antonio Simplício Jr