Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this research was to develop a seed moisture measurement system (M.M.S.) prototype that could be embedded on a combine to harvest and analyze experimental plots. It must be able to reach the claims of seed research companies. This kind of system is trade available, though there is no technology designed in Brazil and it is imported in a high cost. To reach the aim, seven construction requirement were defined. The M.M.S. was designed and constructed obeying such requirements. Fixed frequency in 10 kHz, its operation distinguishes itself by gathering constructive characteristics capacitive sensors of parallel plates as well as concentric cylinders. Its calibration was performed using corn seeds (Zea mays L.) artificially moistened through methodology that was preliminarily developed. The calibration curve was obtained by the correlation between the sensor output voltage and the moisture seed sample. Modeling (estimated by Linear Least Squares Fitting technique and evaluated by analysis of variance) consists of three lines which delimit three reading bands (selected automatically by system). The total M.M.S. reading extends from 10 to 30 %. The system checking was comprised by comparing the prototype results to results obtained by standard oven method and three other indirect measurement methods. Thus, the prototype was achieved through the construction of a moisture measurement system that attends the construction requirements, using automatic reading temperature correction and taking into account all the conditions to be embedded on combines. / O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento do prot´otipo de um sistema de medi¸c ao de umidade de sementes, que possa ser embarcado em uma colhedora para colheita e an´alise de parcelas experimentais e que atenda `as necessidades das empresas de pesquisa que atuam no melhoramento de plantas. Este sistema est´a dispon´ıvel no com´ercio, por´em ´e importado a alto custo. A constru¸c ao do sistema de medi¸c ao de umidade foi feita obedecendo a alguns requisitos previamente definidos. Trabalhando com uma freq¨u encia fixa de 10 kHz, distingue-se por reunir caracter´ısticas construtivas dos sensores capacitivos de placas paralelas bem como os de cilindros conc entricos. Sua calibra¸c ao foi feita utilizando sementes de milho (Zea mays L.) umedecidas artificialmente mediante metodologia desenvolvida preliminarmente. A curva de calibra¸c ao foi obtida pela correla¸c ao da tens ao de sa´ıda do sensor com o teor de ´agua presente na amostra de sementes. O modelo (estimado pelo m´etodo de regress ao por m´ınimos-quadrados e avaliado por an´alise de vari ancia) consiste de tr es retas que delimitam tr es faixas de leitura (selecionadas automaticamente pelo sistema). A faixa capaz de medi¸c ao de umidade corresponde `a de 10 a 30 %. A aferi¸c ao do sistema foi delineada pela compara¸c ao dos resultados do prot´otipo com os resultados obtidos por um m´etodo padr ao de estufa e auxiliada por outros tr es m´etodos indiretos de medi¸c ao. Assim, a proposta de desenvolvimento do prot´otipo foi atingida atrav´es da constru- ¸c ao de um sistema de medi¸c ao de umidade que atende aos requisitos de constru¸c ao impostos, possuindo corre¸c ao autom´atica de leitura em fun¸c ao da temperatura ambiente e atendendo a todas as condi¸c oes para ser embarcado em colhedoras. / Doutor em Engenharia Mecânica

Considering that irrigation occupies the major percentage of consumed water in agriculture and that Brazil intends to expand considerably its irrigated area in the coming decades, there is a growing need in improving the irrigation water management, mostly in regions with limited availability of water or occurrences of hydric deficiency periods. Therefore, the increase of technologies for performing irrigation using environmental information is becoming important because they enable the maximization of water and energy consumption, maintaining or even improving the yield and quality of agricultural production. This work proposes a context-aware remote sensing architecture for irrigation and its contributions are: (a) the development of two prototypes of a moisture and precipitation meter based on the proposed architecture using open hardware technologies; (b) the development of a context taxonomy that defines the types of information that can be used in the prototype s architecture; and (c) a comparison between two different types of soil moisture sensors. For the validation of the architecture, two case studies were realized to verify the correct functioning of the architecture components, as well as a data collection was performed to make the comparison between a resistive low-cost sensor produced at the Federal University of Santa Maria, and a high-accuracy and high-cost frequency domain reflectometry (FDR) sensor (CS616 - Campbell Scientific, United States). The results obtained from the analyzed data were satisfactory, where it was verified that the architecture is viable, meeting the requirements to which it has proposed. In addition, the comparison performed showed a determination coefficient of up to 95 % between the low-cost resistive soil moisture sensors and the soil moisture sensors CS616 of Campbell R . / Considerando que a irrigação ocupa a maior porcentagem da água consumida na agricultura, e que o Brasil pretende expandir consideravelmente a sua área irrigada nas próximas décadas, há uma crescente necessidade de melhorar o manejo da água de irrigação, principalmente em regiões com reduzida disponibilidade de água ou ocorrência de períodos de deficiência hídrica. Por isso, o incremento de tecnologias na realização da irrigação utilizando-se de informações referentes ao ambiente, estão tornando-se importantes por permitirem a maximização do uso da água e energia, mantendo, ou mesmo melhorando, o rendimento e a qualidade da produção agrícola. Este trabalho propõe uma arquitetura de sensoriamento remoto sensível ao contexto para irrigação, e suas contribuições são: (a) o desenvolvimento de dois protótipos de um medidor de umidade e pluviometria baseados na arquitetura proposta utilizando tecnologias open hardware; (b) o desenvolvimento de uma taxonomia de contextos que define os tipos de informações que podem ser utilizadas na arquitetura dos protótipos; e (c) uma comparação entre dois tipos distintos de sensores de umidade do solo. Para a validação da arquitetura, foram realizados dois estudos de caso para verificar o correto funcionamento dos componentes da arquitetura, bem como a coleta de dados para efetuar a comparação entre um sensor resistivo de baixo custo produzido na Universidade Federal de Santa Maria, e um sensor de alta precisão e custo que utiliza a técnica de reflectometria no domínio da frequência (FDR) (CS616 - Campbell Scientific, Estados Unidos). Os resultados obtidos com os dados analisados foram satisfatórios, onde verificou-se que a arquitetura atende aos requisitos aos quais se propôs. Além disso, a comparação realizada apresentou coeficientes de determinação de até 95% entre os sensores resistivos de umidade do solo de baixo custo e os sensores de umidade do solo CS616 da Campbell R .