Arquitetura Geral

A arquitetura do projeto foi concebida de forma a integrar as áreas de eletrônica, energia, estruturas e software, garantindo que o sistema funcione de maneira autônoma, eficiente e sustentável.

Subsistema de Eletrônica

Sensores de temperatura, vazão, pH e nível de água capturam dados essenciais e os enviam ao microcontrolador ESP32, que processa as informações e controla atuadores, como a bomba d'água, via um módulo relé. A comunicação remota é viabilizada pelo módulo GSM SIM800L, enquanto a alimentação é garantida por reguladores de tensão LM2596 e uma bateria de 12V carregada pelo painel fotovoltaico. Um sensor de tensão monitora a carga da bateria, disparando alertas quando necessário. A arquitetura assegura operação autônoma e otimizada, conectando monitoramento, controle e comunicação em um único sistema integrado.

Subsistema de Energia

Os painéis fotovoltaicos capturam energia solar e a convertem em eletricidade, que é armazenada em baterias para alimentar o sistema mesmo durante períodos de baixa luminosidade. Um controlador de carga regula o fluxo de energia, evitando sobrecarga ou descarga profunda, enquanto sensores monitoram continuamente a produção, armazenamento e consumo de energia. Essa abordagem assegura um fornecimento estável e ininterrupto, maximizando a eficiência energética e minimizando perdas, além de utilizar componentes robustos e duráveis, capazes de resistir a condições externas adversas.

Subsistema de Estruturas

A estrutura permite a dessalinização eficiente da água, utilizando componentes vedados para evitar vazamentos no sistema de circulação. Com design transportável, o sistema é protegido contra agentes externos, como clima e insetos, e construído para suportar pressões internas geradas no processo de osmose reversa, bem como cargas estáticas dos componentes. Materiais resistentes à corrosão, como plásticos de alta durabilidade ou revestimentos anticorrosivos, são utilizados, garantindo desempenho confiável mesmo em ambientes adversos.

Subsistema de Software

O protocolo MQTT, gerenciado pelo broker HiveMQ, é utilizado para comunicação em tempo real entre o microcontrolador ESP32 e o backend, assegurando um consumo eficiente de dados e energia. O backend é desenvolvido em Django, que oferece uma estrutura robusta para a criação de APIs REST e gerenciamento de dados, com o PostgreSQL como banco de dados relacional para armazenar e organizar as métricas dos sensores. Para a interface gráfica, utiliza-se o Streamlit, que possibilita a criação rápida de dashboards interativos, permitindo que os usuários visualizem e interajam facilmente com as informações do sistema. A integração entre essas tecnologias resulta em uma solução confiável, escalável e de fácil manutenção.

Integração dos Subsistemas

A integração dos subsistemas do SolarBanyu garante uma operação autônoma, eficiente e resiliente. O subsistema de eletrônica coleta dados essenciais por meio de sensores, processa as informações no microcontrolador ESP32 e controla atuadores, como a bomba d'água, enquanto o módulo GSM assegura comunicação remota. Esses componentes são alimentados pelo subsistema de energia, que utiliza painéis solares para capturar e armazenar energia em baterias, regulando o fluxo com um controlador de carga e monitorando continuamente a produção e o consumo. A estrutura transportável e vedada protege o sistema contra agentes externos e garante resistência às pressões internas e às cargas estáticas, utilizando materiais anticorrosivos para maior durabilidade. O software integra os dados dos sensores ao backend desenvolvido em Django, armazenados no PostgreSQL e apresentados ao usuário por meio de dashboards interativos em Streamlit, enquanto o protocolo MQTT garante a comunicação em tempo real. Essa arquitetura conecta eletrônica, energia, estrutura e software de maneira eficiente e sustentável.

Histórico de Versão

Data	Versão	Descrição	Autores	Revisores
28/11/2024	1.0	Criação da documentação	Flávia Nagata	Matheus Alves
25/01/2025	1.1	Atualização subsistema eletrônica	Flávia Nagata	-