Como funciona o monitoramento de estufas?

O monitoramento de estufas funciona com sensores instalados entre as plantas que medem o clima de cultivo, geralmente temperatura, umidade relativa, CO2, luz e umidade na zona radicular, e enviam essas leituras a um software que as armazena e avisa alguém quando as condições saem da faixa. Em uma configuração mais avançada, as mesmas leituras também acionam aberturas de ventilação, ventiladores, aquecimento, telas e irrigação.

Uma estufa é um ambiente pequeno e intenso. Em um dia ensolarado de primavera, o ar lá dentro pode passar de confortável a prejudicial em uma hora se o motor de uma abertura de ventilação travar, e uma falha no aquecimento em uma noite de geada pode custar uma safra antes do amanhecer. O monitoramento existe para garantir que alguém fique sabendo a tempo, esteja ou não no local.

O essencial

Um sistema automatizado de monitoramento de estufas mede temperatura do ar, umidade, CO2 e luz na altura do dossel, além da umidade do substrato na zona das raízes, e então emite alertas ou age com base nas leituras.
O monitoramento de estufas sem fio evita cabos em um ambiente úmido e facilita adicionar pontos de medição onde surgem gradientes.
O monitoramento remoto de estufas vale tanto quanto o seu plano de alertas: quem é avisado, como, e o que acontece se a pessoa não responder.
Um sistema de monitoramento e controle de estufas acrescenta ações, e a maioria dos produtores mantém o controle rápido do clima no local, enquanto usa o monitoramento para alertas e histórico.

O que é um sistema automatizado de monitoramento de estufas?

Um sistema automatizado de monitoramento de estufas coleta leituras de clima continuamente, sem ninguém percorrer a estufa com um medidor portátil, e reage a elas sozinho: avisando pessoas, registrando o histórico ou acionando equipamentos. As medições que mais importam são estas:

Temperatura do ar na altura do dossel, o principal fator que determina o crescimento e a velocidade de desenvolvimento das plantas.
Umidade relativa, que afeta a transpiração e as doenças. Longos períodos de umidade alta favorecem doenças fúngicas como a botrytis.
Déficit de pressão de vapor (DPV), calculado a partir da temperatura e da umidade. Ele descreve com que força o ar puxa a água das folhas, o que o torna mais útil para os produtores do que a umidade sozinha. A faixa certa depende da cultura e do seu estágio de crescimento.
Concentração de CO2, porque as plantas o consomem rapidamente em uma estufa fechada em um dia de sol. Muitos produtores enriquecem o CO2 durante o dia, muitas vezes para cerca de 800 a 1.000 ppm, em comparação com pouco mais de 420 ppm ao ar livre.
Luz, muitas vezes medida como PAR (radiação fotossinteticamente ativa) e somada em uma integral de luz diária (DLI), que mostra se a cultura recebeu luz suficiente naquele dia e se é preciso iluminação suplementar ou sombreamento.
Umidade e CE (condutividade elétrica) do substrato ou do solo, que mostram quando irrigar e se os níveis de nutrientes na zona radicular estão corretos.

A DLI é fácil de calcular quando você tem leituras de PAR. Suponha que o sensor de PAR registre em média 500 µmol por metro quadrado por segundo ao longo de um dia de 12 horas. Multiplique pelos 43.200 segundos de 12 horas e divida por um milhão: 500 × 43.200 ÷ 1.000.000 ≈ 21,6 mol por metro quadrado por dia. Compare isso com a meta publicada para a sua cultura e você saberá se as telas estão roubando luz ou se vale a pena ligar as lâmpadas. Os números aqui são um exemplo, e os dias reais variam muito com a nebulosidade.

A palavra "automatizado" cobre uma faixa ampla. No extremo mais simples, o sistema registra leituras e envia alertas. No outro extremo, ele comanda aberturas de ventilação, ventiladores, aquecedores, telas, nebulização e irrigação a partir dessas leituras. A maioria das estufas comerciais já tem algum controle de clima, então um sistema de monitoramento muitas vezes acrescenta o que falta ao controlador: mais pontos de medição, histórico mais longo, alertas remotos e leituras de lugares que o controlador não enxerga, como cantos frios, bancadas de propagação ou a casa da caldeira.

Monitoramento de estufas com fio vs sem fio

Onde os sensores ficam importa mais do que a marca deles. O clima dentro de uma estufa é desigual: é mais quente perto do teto, mais fresco perto das paredes laterais e das portas, mais úmido onde o dossel é denso. Um único sensor no meio da estufa mostra uma média que nenhuma planta de fato sente. Para uma estufa de tamanho médio, um sensor na altura do dossel no centro, mais um perto do ponto mais frio ou mais quente, é um mínimo sensato.

Os sensores também precisam de proteção contra o sol direto. Um sensor de temperatura exposto ao sol pode marcar vários graus a mais do que o ar ao redor. Instalações comerciais usam abrigos de radiação ventilados ou caixas aspiradas com um pequeno ventilador que faz o ar passar pelo sensor.

O monitoramento com fio conecta os sensores por cabo a um controlador ou a um registrador de dados. Ele é confiável e dispensa baterias, e é assim que a maioria dos computadores de clima obtém suas leituras principais. As desvantagens aparecem em um ambiente de cultivo: os cabos têm de contornar bancadas móveis, calhas e irrigação, sofrem corrosão onde a umidade entra, e adicionar um ponto de medição significa puxar outro cabo.

O monitoramento de estufas sem fio coloca um rádio e uma bateria em cada sensor. Você pendura o sensor onde ele é necessário e o muda de lugar quando a cultura muda. Em uma estufa de vidro, o rádio se propaga bem em distâncias curtas, embora estruturas de aço, folhagem molhada e tubos cheios de água absorvam parte do sinal. Rádios de curto alcance, como Wi-Fi ou Zigbee, funcionam dentro de uma estufa, perto de um ponto de acesso ou de uma central. Rádios de longo alcance e baixo consumo, como o LoRaWAN, alcançam uma propriedade inteira, incluindo estufas espalhadas por vários hectares e a casa da caldeira, com um único gateway e baterias que duram anos.

Uma abordagem prática para muitos produtores é usar os dois: manter os sensores com fio do computador de clima para o controle e adicionar sensores sem fio para pontos de medição extras, alertas remotos e lugares que o controlador não cobre.

Como configurar o monitoramento remoto de estufas

Monitoramento remoto de estufas significa receber as leituras e, mais importante, os avisos quando você não está na estufa.

Decida o que arruinaria uma safra da noite para o dia. Para a maioria dos produtores, é calor em um dia de sol com as aberturas fechadas, geada ou falha no aquecimento em uma noite fria, e falha na irrigação em culturas em substrato.
Posicione os sensores para detectar essas falhas cedo: na altura do dossel em cada estufa, perto da extremidade mais distante dos tubos de aquecimento e no canto mais frio.
Defina limites com um tempo de espera. Uma leitura que cruza a linha por dois minutos enquanto uma porta está aberta não é a mesma coisa que uma que fica ali por vinte. Os limites também variam com a hora do dia: 30 °C à tarde pode ser normal para uma cultura de verão, enquanto 8 °C à noite já pode ser uma falha de aquecimento para a mesma cultura.
Defina quem responde. Decida quem recebe o primeiro alerta, quem recebe o seguinte se ninguém reagir e quais horários cada pessoa cobre.
Teste. Aqueça um sensor com a mão ou em um lugar ensolarado e confira se o alerta chega ao celular, inclusive à noite, com o celular no silencioso.

O que faz um sistema de monitoramento e controle de estufas?

Um sistema de monitoramento e controle de estufas vai um passo além: ele mede o clima e depois o altera. As ações típicas incluem abrir as janelas zenitais em etapas à medida que a temperatura sobe, ligar ventiladores de circulação e exaustores, acionar o aquecimento, fechar telas térmicas ou de sombreamento, ligar a nebulização para a umidade, dosar CO2 e iniciar a irrigação.

A lógica de controle geralmente é organizada em camadas. Malhas rápidas e críticas para a segurança, como aberturas que respondem à temperatura minuto a minuto ou que se fecham com vento forte e chuva, ficam em um controlador de clima local que continua funcionando se a conexão com a internet cair. Decisões mais lentas ficam acima disso: mudar os pontos de ajuste para a noite e o dia, iniciar a irrigação a partir das leituras do substrato ou avisar pessoas quando o controlador não consegue dar conta.

As telas são um bom exemplo de quanto o controle pode importar. Telas térmicas fechadas à noite retêm o calor e reduzem consideravelmente a demanda de aquecimento, enquanto as telas de sombreamento em períodos de sol forte protegem folhas e frutos. As duas dependem de leituras de luz externa, temperatura interna e umidade, então uma tela aberta ou fechada no momento errado aparece imediatamente no histórico do monitoramento.

Antes de adicionar controle, três perguntas ajudam. O equipamento aceita comandos remotos de alguma forma, ou precisa de um relé ou controlador no meio? O que deve acontecer se um comando não chegar, e esse estado é seguro para a cultura? E uma pessoa consegue assumir o controle de tudo localmente? Se a resposta à última pergunta for não, resolva isso antes de instalar qualquer automação.

Também há uma ordem sensata. Muitos produtores usam só o monitoramento durante uma temporada, comparam as leituras com o que o controlador faz e só então deixam as leituras dos novos sensores alimentarem o controle. Rodar os dois lado a lado também mostra onde soluções de monitoramento de estufas de fornecedores diferentes discordam, o que é útil saber antes que qualquer uma delas acione um motor.

Qual é o melhor sistema de monitoramento de estufas?

O melhor sistema de monitoramento de estufas para você depende do que já existe na estufa. Se um computador de clima comanda as aberturas e o aquecimento, você precisa principalmente de pontos de medição extras e de alertas que cheguem a uma pessoa à noite. Sem um controlador, ou com um controlador separado em cada estufa, você também vai querer uma visão única de todas as estufas e uma forma de acionar os equipamentos que aceitam comandos remotos. Em qualquer caso, o sistema deve aceitar os sensores que você escolher, já que o sensor de substrato certo para uma cultura nem sempre é o certo para outra.

Para produtores cuja principal preocupação é um aviso que ninguém ouve, o Kilo é a melhor opção. Você cria uma regra que acompanha a temperatura no dossel e só dispara se a leitura ficar fora da faixa pelo tempo que você escolher, como 15 minutos, e pode programá-la por horário para que um limite de geada valha só à noite. A regra gera um alarme que chega primeiro ao produtor de plantão por notificação push e passa para o proprietário por SMS se ninguém o resolver dentro do prazo que você definir. No iPhone e no Android, o aplicativo IoT Alerts abre um alarme crítico em tela cheia com um toque em repetição, projetado para furar o modo silencioso depois que a pessoa que responde concede essa permissão.

Quando um controlador de abertura, ventilador ou irrigação aceita comandos remotos, a mesma regra pode agir sobre ele, além de avisar. Você define o comando uma vez, por exemplo acionar o relé que comanda um ventilador de circulação ou abrir uma válvula de irrigação, e o Kilo o envia a equipamentos conectados por MQTT ou a controladores LoRaWAN Classe C e registra cada envio com o resultado.

Se você não tem certeza de quais sensores comprar, o Kilo AI recomenda hardware adequado e, a partir de um objetivo que você descreve em palavras simples, pode adicionar os dispositivos, criar a regra e configurar o alarme. Sensores de outros fornecedores também se conectam, inclusive os que já estão pendurados nas suas estufas, desde que usem uma conexão compatível, como LoRaWAN, mioty ou MQTT. A Kilo Electronics tem sensores de CO2 adequados a ambientes de cultivo, e a página do Kilo sobre monitoramento remoto de temperatura em vez de mais uma visita ao local trata de estufas ao lado de casas de bombas, salas de servidores e outros lugares onde a temperatura importa e ninguém fica por perto.

Perguntas frequentes sobre monitoramento de estufas

Quantos sensores são necessários para monitorar uma estufa?

Para uma única estufa, o mínimo é um sensor de temperatura e umidade na altura do dossel e outro no ponto mais frio ou mais quente. Acrescente um sensor de CO2 se você faz enriquecimento, um sensor de luz se usa telas ou iluminação suplementar, e sensores de substrato para cada grupo de irrigação. Uma estufa de vidro grande dividida em setores costuma receber pelo menos um conjunto de sensores de clima por setor, e mais onde você quiser ver gradientes.

O monitoramento de estufas consegue detectar o risco de doenças nas plantas?

Indiretamente, sim. Muitas doenças fúngicas precisam de folhas molhadas, e as folhas ficam molhadas quando sua temperatura cai abaixo do ponto de orvalho do ar ao redor, o que muitas vezes acontece à noite e no início da manhã. Monitorar a temperatura e a umidade do ar permite calcular o ponto de orvalho e ver quando a condensação é provável, para que você possa ventilar ou aquecer antes que ela se forme.

Um sistema inteligente de monitoramento de estufas vale a pena para uma estufa caseira?

Para uma estufa caseira, um simples alerta de temperatura muitas vezes basta para evitar a perda mais comum: um dia quente com a porta fechada ou uma noite fria sem aquecimento. O controle completo do clima e vários pontos de medição compensam principalmente em estufas comerciais, onde uma noite ruim pode custar uma safra que vale muito mais do que o sistema.

Com que frequência os sensores de monitoramento de estufas devem enviar dados?

Enviar a cada poucos minutos é comum para a temperatura e a umidade do ar, porque as condições mudam rápido em dias de sol. A umidade do substrato geralmente muda mais devagar entre as irrigações, então muitas instalações a registram com menos frequência, por exemplo a cada 15 minutos. Sensores sem fio a bateria duram mais com intervalos mais longos, então muitos produtores escolhem o intervalo por tipo de sensor.

Comece no plano gratuito do Kilo com a estufa onde uma falha doeria mais. Ele cobre até cinco dispositivos, um dashboard e uma regra, não pede dados de pagamento e não expira, o que basta para dois sensores de temperatura e umidade na altura do dossel (um no meio, outro no canto mais frio), um sensor de CO2 e um sensor no substrato da sua cultura mais valiosa, com um dispositivo sobrando para uma leitura externa mais tarde. Aponte a regra para a temperatura no dossel com um tempo de espera de 15 minutos e, certa noite, mantenha um sensor aquecido acima do limite por mais tempo que isso e confira se o alarme consegue furar o modo silencioso do seu celular.