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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Desenvolvimento de uma plataforma IoT para monitoramento de dióxido de carbono e amônia
Título(s) alternativo(s): Development of an IoT platform for monitoring carbon dioxide and ammonia
Autor(es): Jorge, Breno Henrique Marques
Primeiro Orientador: Chaves, Eric Nery
metadata.dc.contributor.referee1: Lourenço, Giovani Aud
metadata.dc.contributor.referee2: Bernardeli, Victor Regis
metadata.dc.contributor.referee3: Chaves, Eric Nery
Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento, a implementação e a validação de uma plataforma baseada na Internet das Coisas (IoT) para o monitoramento contínuo e em tempo real das concentrações de dióxido de carbono (CO₂) e amônia (NH₃), com potencial aplicação em sistemas de agricultura vertical em contêineres. A arquitetura desenvolvida utiliza o microcontrolador ESP32 como nó de aquisição e transmissão de dados e o Raspberry Pi 3B como servidor local, responsável pelo gerenciamento das informações por meio do protocolo MQTT. A ferramenta Node-RED foi empregada para o processamento dos dados, desenvolvimento de dashboards para visualização em tempo real e armazenamento local do histórico de medições em arquivos CSV. Para validar o sistema, foi desenvolvida uma metodologia experimental baseada na liberação controlada de amônia a partir de soluções de hidróxido de amônio com concentrações de 0,077; 0,153 e 0,306 mol·L⁻¹, permitindo avaliar a resposta dinâmica da plataforma durante o processo de transferência de massa entre as fases líquida e gasosa. Os dados experimentais foram ajustados por um modelo dinâmico de primeira ordem, possibilitando a estimativa dos parâmetros aparentes associados à dinâmica de liberação de NH₃. Os coeficientes de correlação obtidos (R = 0,9808; 0,9831 e 0,9565) demonstraram boa concordância entre o modelo e os dados experimentais, evidenciando a elevada sensibilidade da plataforma desenvolvida para acompanhar a evolução temporal da concentração do gás. Os resultados também demonstraram desempenho consistente do sensor infravermelho não dispersivo (NDIR) na medição de CO₂, apresentando estabilidade e precisão durante os ensaios. A plataforma demonstrou elevada confiabilidade na aquisição, transmissão, armazenamento e visualização dos dados, evidenciando seu potencial para aplicações em contêineres de cultivo de plantas e em outras situações que requeiram monitoramento ambiental.
Abstract: This work presents the development, implementation, and validation of an Internet of Things (IoT)-based platform for the continuous, real-time monitoring of carbon dioxide (CO₂) and ammonia (NH₃) concentrations, with potential applications in container-based vertical farming systems. The proposed architecture employs an ESP32 microcontroller as the data acquisition and transmission node and a Raspberry Pi 3B as the local server, responsible for data management through the MQTT protocol. Node-RED was used for data processing, the development of real-time visualization dashboards, and the local storage of measurement records in CSV files. To validate the system, an experimental methodology was developed based on the controlled release of ammonia from ammonium hydroxide solutions with concentrations of 0.077, 0.153, and 0.306 mol·L⁻¹, enabling the evaluation of the platform's dynamic response during the mass transfer process between the liquid and gas phases. The experimental data were fitted using a first-order dynamic model, allowing the estimation of the apparent parameters associated with NH₃ release dynamics. The correlation coefficients obtained (R = 0.9808, 0.9831, and 0.9565) indicated excellent agreement between the model and the experimental data, demonstrating the high sensitivity of the proposed platform in tracking the temporal evolution of gas concentration. The results also showed consistent performance of the non-dispersive infrared (NDIR) sensor for CO₂ measurements, exhibiting stability and accuracy throughout the experiments. The developed platform demonstrated high reliability in data acquisition, transmission, storage, and visualization, highlighting its potential for applications in container-based plant cultivation systems and other scenarios requiring continuous environmental monitoring.
Palavras-chave: Internet das coisas.
Internet of things.
Monitoramento de gases.
Gas monitoring.
ESP32.
Raspberry Pi.
Node-RED.
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS::AUTOMACAO ELETRONICA DE PROCESSOS ELETRICOS E INDUSTRIAIS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Insitituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás
Sigla da Instituição: IFG
metadata.dc.publisher.department: Câmpus Itumbiara
Citação: JORGE, Breno Henrique Marques. Desenvolvimento de uma plataforma IoT para monitoramento de dióxido de carbono e amônia. Orientador: Eric Nery Chaves. 2026. 151 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Bacharelado em Engenharia Elétrica) – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás - IFG, Itumbiara, 2026.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ifg.edu.br/handle/prefix/2799
Data do documento: 14-Jul-2026
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