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https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/31932| Título: | Atenuador dielétrico do solo baseado em cera de carnaúba e RFID para aplicação como sensor de umidade |
| Autor(es): | Melo, Reuber Regis de |
| Orientador: | Silva, José Patrocínio da |
| Palavras-chave: | IoUT;tag RFID;Antena de microfita;Cera de carnaúba;Atenuador dielétrico do solo;Sensor de umidade |
| Data do documento: | 30-Out-2020 |
| Editor: | Universidade Federal do Rio Grande do Norte |
| Referência: | MELO, Reuber Regis de. Atenuador dielétrico do solo baseado em cera de carnaúba e RFID para aplicação como sensor de umidade. 2020. 103f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2020. |
| Resumo: | Os avanços nas aplicações de internet das coisas têm proporcionado o desenvolvimento de novos paradigmas nessa área, como a Internet das Coisas para Aplicações Subterrâneas (IoUT, do inglês Internet of Underground Things). Um componente importante na arquitetura da IoUT é o UT (do inglês, Underground Things) responsável pelo sensoriamento de parâmetros do solo, como temperatura e umidade. Diante disso, a tecnologia de identificação por radiofrequência (RFID, do inglês Radio Frequency Identification) tem se mostrado promissora no desenvolvimento de UTs, sobretudo devido à possibilidade de a tag RFID operar como sensor. Entretanto, a adaptação de tecnologias sem fio em sistemas IoUT para utilização em condições subterrâneas, ainda representa um desafio. Neste contexto, a proposta deste trabalho foi desenvolver uma UT baseada na tecnologia RFID para sensoriamento da umidade do solo. A UT proposta é formada por uma antena de microfita com patch retangular projetada para operar em frequência ultra-alta (UHF, do inglês Ultra High Frequency), conectada a um chip de tag UHF RFID passiva. A tag RFID é enterrada no solo e funciona como um sensor de umidade. Para diminuir os efeitos da umidade do solo sobre a tag RFID, a antena de microfita projetada no sistema foi encapsulada em um Atenuador Dielétrico do Solo (ADS). O ADS é formado por multicamadas constituídas de cera natural da carnaúba e aplicadas sobre a antena. O desenvolvimento dessa proposta envolveu três estudos. No primeiro estudo as propriedades dielétricas de três tipos de solos coletados foram medidos e analisados em diferentes níveis de umidade. Utilizando o modelo de Friis modificado, foi encontrado uma atenuação na ordem de 10 a 20 dB do sinal para uma profundidade de 5 cm do solo. No segundo estudo verificou-se que o uso de multicamadas no solo diminui a variação do coeficiente de reflexão da antena de microfita enterrada causado pela umidade do solo. No terceiro estudo, algumas análises estatísticas das medidas de indicador de força do sinal recebido (RSSI, do inglês Received Signal Strength Indicator) mostraram que a UT proposta pode ser usada como sensor de umidade do solo. |
| Abstract: | Advances in Internet of Things (IoT) applications have provided the development of new paradigms in this area, such as the Internet of Underground Things (IoUT). An important component in the architecture of IoUT is Underground Things (UT) responsible for sensing soil parameters, such as temperature and moisture. In view of this, the Radio Frequency Identification (RFID) technology has been shown promising for the development of UTs, mostly due to the ability of RFID tags to operate as sensors. However, the adaptation of wireless communication in IoUT systems for application in underground conditions represents a challenger yet. In this context, the proposal of the work is to develop a UT based on RFID technology for sensing soil moisture. The UT proposed is formed by a rectangular patch microstrip antenna designed to operate at Ultra High Frequency (UHF), connected to a passive UHF RFID tag chip. The RFID tag in buried in the soil and functions as a moisture sensor. To reduce the effects of soil moisture on the RFID tag, the microstrip antenna designed in the systems was encapsulated in a Dielectric Soil Attenuator (DSA). The DSA is formed by multilayers made of natural carnauba wax and applied over the antenna. The development of this proposal involved three studies. In the first study, the dielectric properties of three types of collected soil were measured and analyzed in different moisture levels. Using the modified Friis model, an attenuation in the order of 10 to 20 dB of the signal was found to a depth of 5 cm from the soil. In the second study, it was found that the use of multilayers in the soil reduces the variation in the coefficient of reflection of the buried microstrip antenna caused by soil moisture. In the third study, some statistical analyzes of the Received Signal Strength Indicator (RSSI) measures showed that the proposed UT can be used as a soil moisture sensor. |
| URI: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/31932 |
| Aparece nas coleções: | PPGEE - Doutorado em Engenharia Elétrica e de Computação |
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