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Tipo: Tese
Título: Agricultura digital 4.0 em compost barn: monitoramento ambiental e soluções de manejo baseadas em microcontroladores
Título em inglês: Digital agriculture 4.0 in compost barn: environmental monitoring and management solutions based on microcontrollers
Autor(es): Peixoto, Maria Simone Mendes
Orientador: Barbosa Filho, José Antonio Delfino
Coorientador: Damasceno, Flávio Alves
Palavras-chave em português: Estresse térmico;IoT;Sensores;Vacas leiteiras;Zootecnia de precisão
Palavras-chave em inglês: Heat stress;IoT;Sensors;Dairy cows;Precision livestock farming
CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA
Data do documento: 2025
Citação: PEIXOTO, Maria Simone Mendes. Agricultura digital 4.0 em compost barn: monitoramento ambiental e soluções de manejo baseadas em microcontroladores. 2026. 179 f. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Resumo: Este estudo teve como objetivo investigar aspectos estruturais e ambientais, além de propor soluções tecnológicas baseadas em microcontroladores para sistemas compost barn em propriedades leiteiras situadas no estado do Ceará, Brasil. Inicialmente, os principais conceitos, limitações e avanços do tema são apresentados. No Capítulo 1, foi avaliada a dinâmica ambiental do alojamento de vacas leiteiras por meio de geoestatística, em seis propriedades durante o período seco. Investigou-se características microclimáticas, aspectos construtivos, manejo da cama, respostas fisiológicas dos animais e o grau de satisfação dos produtores. Observou-se que os animais permaneceram sob estresse térmico severo, especialmente à tarde. Também se constatou a influência da densidade de lotação e da tipologia das instalações sobre o conforto térmico e a uniformidade da cama. Quanto ao grau de satisfação dos produtores, os entrevistados apontaram os custos de implantação como fator limitante e manifestaram alto grau de satisfação com o sistema. Os resultados mostram os desafios da adoção desse sistema para o alojamento de bovinos leiteiros em regiões de clima semiárido. No Capítulo 2, desenvolveu-se um dispositivo portátil baseado em Internet das Coisas (IoT) para sistemas compost barn. Inicialmente, foram selecionados e adquiridos os componentes eletrônicos necessários à montagem do protótipo. O desenvolvimento ocorreu de forma gradual, com três versões sucessivas: a primeira baseada em Arduino UNO R3, e as versões seguintes com ESP32, sensores adicionais e melhorias na alimentação e no display. Testes de desempenho do protótipo foram realizados em fazendas comerciais leiteiras e em laboratório situado na Universidade Federal do Ceará. Na etapa de campo, compararam-se os resultados de temperatura da cama obtidos por dispositivos convencionais e pelo protótipo, com diferenças estatísticas (p < 0,05) em algumas camadas, indicando a necessidade de estudos adicionais, especialmente sobre o tempo de estabilização do sensorDS18B20. Quanto ao armazenamento, não houve perdas de dados, mesmo com oscilações ou falhas na conexão, pois todas as informações foram salvas corretamente no cartão de memória. O dispositivo demonstrou desempenho satisfatório na medição de variáveis ambientais e térmicas da cama, com potencial aplicação no manejo inteligente de instalações compost barn em clima semiárido.
Abstract: This study aimed to investigate structural and environmental aspects, as well as to propose technological solutions based on microcontrollers for compost barn systems on dairy farms located in the state of Ceará, Brazil. Initially, the main concepts, limitations, and advancements of the topic are presented. In Chapter 1, the environmental dynamics of dairy cow housing were evaluated using geostatistics in six farms during the dry season. Microclimatic characteristics, construction aspects, bedding management, animals’ physiological responses, and the degree of producer satisfaction were investigated. It was observed that the animals remained under severe heat stress, especially in the afternoon. The influence of stocking density and barn typology on thermal comfort and bedding uniformity was also confirmed. Regarding the degree of producer satisfaction, interviewees identified the implementation costs as a limiting factor but expressed a high level of satisfaction with the system. The results highlight the challenges of adopting this system for dairy cattle housing in semi-arid regions. In Chapter 2, a portable device based on the Internet of Things (IoT) was developed for compost barn systems. Initially, the necessary electronic components for assembling the prototype were selected and acquired. The development occurred gradually, with three successive versions: the first based on Arduino UNO R3, and the following versions with ESP32, additional sensors, and improvements in power supply and display. Performance tests of the prototype were carried out on commercial dairy farms and in a laboratory at the Federal University of Ceará. In the field phase, bedding temperature results obtained with conventional devices were compared to those from the proposed prototype, with statistically significant differences (p < 0.05) in some layers. These findings indicate the need for further studies, especially regarding the stabilization time of the DS18B20 sensor. As for data storage, no losses were recorded, even with oscillations or connection failures, as all information was successfully saved to a memory card. The device demonstrated satisfactory performance in measuring environmental and bedding thermal variables, with potential application in the intelligent management of compost barn facilities in semi-arid climates.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/84808
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0000-0002-2726-7026
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/6413924756449178
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0002-9328-2021
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/9068398878906966
ORCID do Coorientador: https://orcid.org/0000-0002-8284-7496
Currículo Lattes do Coorientador: http://lattes.cnpq.br/3925234213193001
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:PPGENA - Teses defendidas na UFC

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