Protótipo de desenvolvimento de uma estação meteorológica de baixo custo

Abstract

A Meteorologia é a ciência que estuda os eventos meteorológicos, ou seja, a condição da atmosfera de um determinado local em um determinado momento. As variáveis meteorológicas são os eventos possíveis de serem medidos, tais como precipitação pluviométrica, temperatura e umidade relativa do ar, direção e velocidade do vento, entre outras. Para cada variável existe um tipo de medidor específico. O conjunto de medidores de variáveis meteorológica é definido como estação meteorológica. Na atualidade, o avanço da microeletrônica permitiu que os medidores antigos fossem trocados por sensores, mais precisos e com conexão a internet, permitindo o envio dos valores medidos em tempo real para um servidor. Na maioria dos casos, estas estações ainda são de alto custo, e muitas vezes não customizáveis. Neste sentido, este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma estação meteorológica de baixo custo, utilizando tecnologias embarcadas e Internet das Coisas (IoT), com foco na coleta e monitoramento de variáveis climáticas relevantes à gestão ambiental e de recursos hídricos. O sistema foi construído com base no microcontrolador ESP32 e sensores DHT22, BMP280 e LDR, capazes de medir temperatura, umidade, pressão atmosférica e luminosidade. Os dados são coletados periodicamente, processados e enviados via Wi-Fi para o banco de dados InfluxDB, permitindo a visualização em tempo real por meio de um dashboard. A metodologia envolveu a seleção e integração de hardware, desenvolvimento do software embarcado em Arduino IDE, testes em laboratório e validação comparativa com dados de uma estação meteorológica oficial do Clima Tempo. Os resultados demonstraram que o protótipo apresentou elevada confiabilidade nas medições, com desvios aproximados de 7% em relação aos dados de referência, operando com estabilidade e baixo consumo energético. Além disso, o custo estimado foi inferior a 5% do valor de equipamentos comerciais similares, evidenciando a viabilidade de sua adoção em contextos educacionais, comunitários e agroambientais. O projeto contribui para a democratização da ciência meteorológica, favorecendo o monitoramento em microescala e a formação de redes locais de observação climática.

Meteorology is the science that studies meteorological events, that is, the condition of the atmosphere in a given location at a given time. Meteorological variables are events that can be measured, such as rainfall, temperature and relative humidity, wind direction and speed, among others. For each variable there is a specific type of measuring device. The set of meteorological variable measuring devices is defined as a weather station. Currently, advances in microelectronics have allowed older measuring devices to be replaced by more precise sensors with internet connectivity, allowing the measured values ​​to be sent in real time to a server. In most cases, these stations are still expensive and often not customizable. In this sense, this work presents the development of a low-cost weather station, using embedded technologies and the Internet of Things (IoT), focusing on the collection and monitoring of climatic variables relevant to environmental and water resources management. The system was built using the ESP32 microcontroller and DHT22, BMP280, and LDR sensors, capable of measuring temperature, humidity, atmospheric pressure, and luminosity. The data is collected periodically, processed, and sent via Wi-Fi to the InfluxDB database, allowing real-time visualization through a dashboard. The methodology involved hardware selection and integration, development of embedded software in Arduino IDE, laboratory testing, and comparative validation with data from an official Clima Tempo weather station. The results demonstrated that the prototype showed high reliability in measurements, with deviations of approximately 7% in relation to the reference data, operating with stability and low energy consumption. In addition, the estimated cost was less than 5% of the value of similar commercial equipment, highlighting the viability of its adoption in educational, community, and agro-environmental contexts. The project contributes to the democratization of meteorological science, favoring microscale monitoring and the formation of local networks of climate observation.