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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/86105| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Monitoramento ambiental e operacional de plantas fotovoltaicas em solo e flutuante com sistemas IoT utilizando comunicação LoRa |
| Autor(es): | Assis, Dionizio Porfírio de |
| Orientador: | Carvalho, Paulo Cesar Marques de |
| Palavras-chave em português: | Geração de energia fotovoltáica;Banco de dados;Sistema fotovoltaico flutuante;Internet das coisas;LoRa;Monitoramento ambiental |
| Palavras-chave em inglês: | Photovoltaic power generation;Data bases;Floating photovoltaic system;Internet of Things;Long Range;Environmental monitoring |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
| Data do documento: | 2025 |
| Citação: | ASSIS, Dionízio Porfírio de. Monitoramento ambiental e operacional de plantas fotovoltaicas em solo e flutuante com sistemas IoT utilizando comunicação LoRa. 2025. 98 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025. |
| Resumo: | O avanço das fontes renováveis, especialmente da energia solar, exige sistemas de monitoramento precisos e acessíveis capazes de garantir a operação eficiente das plantas fotovoltaicas (FV). Neste contexto, a presente dissertação apresenta a implementação e validação de um Sistema de Monitoramento Fotovoltaico (SMFV) aplicado a plantas em solo e em plataforma flutuante (FVF), concebido como uma solução completa acessível e modular, baseada em tecnologias abertas, bem documentadas e amplamente utilizadas na comunidade de desenvolvimento IoT. A arquitetura proposta integra aquisição em nível de minuto, comunicação via Long Range (LoRa) ponto a ponto, sincronização com a nuvem por meio da plataforma ThingSpeak e um sistema web com banco de dados MySQL para armazenamento, monitoramento e exportação dos dados. O sistema foi implantado no ambiente experimental do Laboratório de Energias Alternativas (LEA) da Universidade Federal do Ceará (UFC) denominado LEA 3, instrumentando simultaneamente um tanque com módulos flutuantes, um tanque de referência e uma instalação em solo. Foram monitoradas variáveis de irradiância, temperatura ambiente, umidade relativa, velocidade do vento e temperaturas nos módulos e na água dos tanques. A adoção do protocolo de confirmação de recebimento Acknowledgment (ACK) elevou a taxa de entrega de pacotes de valores inferiores a 50% para 95,49%, mantendo-se em 91,76% ao longo de 2024. A validação cruzada com dados do INMET confirmou a precisão das medições, com erro médio de 2,12% para a irradiação, 1,68% para a temperatura ambiente e 7,49% para a umidade relativa do ar. As análises térmicas indicaram homogeneidade entre os sensores de centro e bordas dos módulos com diferença média menor que 1 °C e comportamento similar entre os módulos em solo e flutuantes. Para os tanques, observou-se que o reservatório com cobertura flutuante manteve a água mais fria nas temperaturas máximas e apresentou menor variabilidade térmica diária, com diferença média de 1,34 °C em relação ao tanque de referência e desvio padrão de 0,16 °C contra 0,67 °C no tanque sem cobertura. O trabalho contribui tecnicamente para o avanço do monitoramento FV e FVF no Brasil ao disponibilizar uma arquitetura IoT aberta, reprodutível e validada experimentalmente, que integra comunicação LoRa, plataforma web e validação metrológica com dados oficiais. Conclui-se que o sistema proposto atende aos objetivos de monitoramento confiável de dados ambientais e operacionais em plantas FV. |
| Abstract: | The advancement of renewable energy sources, especially solar energy, requires precise and accessible monitoring systems capable of ensuring the efficient operation of photovoltaic (PV) plants. In this context, this dissertation presents the implementation and validation of a Photovoltaic Monitoring System (PMS) applied to ground-mounted and floating photovoltaic (FPV) plants, conceived as a complete, accessible, and modular solution based on open, well- documented technologies widely used in the IoT development community. The proposed architecture integrates minute-level data acquisition, point-to-point LoRa communication, cloud synchronization through the ThingSpeak platform, and a web system with a MySQL database for data storage, monitoring, and export. The system was deployed in the experimental environment of the Alternative Energies Laboratory (LEA) of the Federal University of Ceará (UFC), known as LEA 3, simultaneously instrumenting a tank with floating modules, a reference tank, and a ground-mounted installation. Variables monitored included irradiance, ambient temperature, relative humidity, wind speed, and temperatures on the modules and in the tank water. The adoption of the acknowledgment (ACK) reception protocol increased the packet delivery rate from values below 50% to 95.49%, remaining at 91.76% throughout 2024. Cross-validation with INMET data confirmed the accuracy of the measurements, with a mean error of 2.12% for irradiation, 1.68% for ambient temperature, and 7.49% for relative humidity. Thermal analyses indicated homogeneity between the center and edge sensors of the modules, with an average difference of less than 1 °C, and similar behavior between ground-mounted and floating modules. For the tanks, it was observed that the reservoir with floating coverage kept the water cooler at maximum temperatures and showed lower daily thermal variability, with an average difference of 1.34 °C compared to the reference tank and a standard deviation of 0.16 °C versus 0.67 °C in the uncovered tank. The work contributes technically to the advancement of PV and FPV monitoring in Brazil by providing an open, reproducible, and experimentally validated IoT architecture that integrates LoRa communication, a web platform, and metrological validation with official data. It is concluded that the proposed system meets the objectives of monitoring, storing, and providing environmental and operational data reliably, establishing an alternative for intelligent monitoring of PV plants. |
| Descrição: | Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/86105 |
| ORCID do(s) Autor(es): | https://orcid.org/0009-0000-0672-5967 |
| Currículo Lattes do(s) Autor(es): | https://lattes.cnpq.br/0669986057672759 |
| ORCID do Orientador: | https://orcid.org/0000-0002-0115-0807 |
| Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/0935409654079900 |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | DEEL - Dissertações defendidas na UFC |
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| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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| 2025_dis_dpassis.pdf | 53,45 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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