É possível vigiar uma quinta sem eletricidade da rede e sem fibra mantendo o desenho em três camadas simples: pequenos nós de sensores alimentados a energia solar espalhados pelo terreno, um rádio de longo alcance e baixo consumo para transportar as leituras, e uma única gateway que usa um sinal celular (LTE) para o último salto até à internet. Construa o sistema para o alertar quando algo muda, em vez de transmitir dados o dia inteiro, e o conjunto funciona com luz do sol e um único cartão SIM.

Comece por calcular quanto custa realmente uma deslocação

Antes de comprar seja o que for, faça a lista daquilo que hoje vai verificar de carro. Na maioria das quintas é uma lista curta: o depósito de água está cheio, a bomba do furo está a trabalhar, o portão ficou aberto, a câmara frigorífica continua fria, a vedação elétrica está ativa, o nível do gasóleo está a descer mais depressa do que devia.

Cada uma dessas verificações custa-lhe combustível e uma hora que não recupera. O valor da monitorização remota não está no aparelho; está nas deslocações que deixa de fazer e nas falhas que apanha a tempo. Uma bomba que trabalha em seco durante a noite ou um bebedouro que esvazia num dia quente sai caro de uma forma que um sensor nunca sairá. Comece o raciocínio por aí, e não pela tecnologia.

Alimente os nós com o sol, não com a rede

Um nó de sensores é um pequeno microcontrolador, um sensor ou dois, uma bateria recarregável e um painel solar. O truque para aguentar meses sem um fio é o sono profundo. O nó acorda de poucos em poucos minutos, faz uma leitura, envia um pacote de rádio curto e volta a adormecer. Acordado durante um segundo, a dormir o resto do tempo, de modo que o consumo se mantém mínimo.

Um painel pouco maior do que a sua mão consegue manter um nó vivo durante todo um inverno do Cabo se dimensionar a bateria com folga para vários dias de céu encoberto. Monte os painéis virados a norte e incline-os para o sol baixo de inverno, para que uma série de dias cinzentos de julho não deixe o pacote de baterias no fim. As células de fosfato de ferro-lítio lidam melhor com as manhãs frias e duram mais do que o lítio barato, o que conta quando o nó está aparafusado a um poste a três quilómetros de casa.

Transporte o sinal com LoRa, não com Wi-Fi

O Wi-Fi e o Bluetooth desistem ao fim de dezenas de metros, o que não serve de nada em veld aberto. O LoRa, abreviatura de longo alcance, troca débito de dados por distância. Envia apenas um fiozinho de dados, mas esse fiozinho percorre quilómetros em terreno plano com linha de vista desimpedida. É a combinação perfeita para uma quinta, onde o que se quer é um número curto duas vezes por minuto e não uma transmissão de vídeo.

Desenhe a rede em estrela: muitos nós baratos, todos a sussurrar para uma só gateway. Coloque a gateway bem alto, num moinho de vento, numa torre de água ou no cume de um telhado, porque a altura compra mais alcance do que a potência. Colinas e mato denso bloqueiam o sinal, por isso, se um cercado distante ficar por trás de uma elevação, pode colocar um simples nó repetidor no cume para fazer a mensagem saltar o terreno. O rádio em si funciona em espectro não licenciado, pelo que não há mensalidade nenhuma pela ligação entre os seus nós.

Uma gateway, um backhaul

Aqui está a parte que mantém os custos baixos: os nós de campo nunca tocam na internet. Só a gateway o faz. Onde não há fibra, a gateway usa um SIM celular normal em LTE para enviar os dados para casa. Um SIM cobre a quinta inteira, por mais nós que acrescente, porque os nós falam com a gateway de graça por rádio.

Como está a enviar alertas e resumos curtos em vez de imagens, a fatura de dados fica pequena ao ponto de se esquecer dela. Dê à gateway o seu próprio painel solar e a sua própria bateria, para que um corte de rede não o deixe sem vista sobre a quinta, e acrescente um simples buffer de armazenar-e-reencaminhar, para que, quando o sinal celular cair durante uma hora, o acumulado seja reenviado assim que a cobertura regressar.

Desenhe para alertas, silencioso por omissão

A forma mais habitual de a monitorização de uma quinta falhar é um painel que ninguém abre. Inverta a lógica. O sistema deve manter-se calado a não ser que um limiar seja ultrapassado: depósito abaixo de um nível definido, bomba sem corrente, câmara frigorífica acima de uma temperatura segura, tensão da vedação em baixo, bateria de um nó a acabar. Silêncio quer dizer que está tudo bem.

Envie esses alertas por SMS ou notificação push, para que cheguem a um telemóvel mesmo com sinal fraco, e acrescente uma mensagem diária de sinal de vida. Se o sinal de vida parar, sabe que é a própria gateway que está em baixo, em vez de assumir que a ausência de notícias é boa notícia. Ser silencioso por omissão também poupa bateria e dados, porque um nó que só fala quando é preciso dorme muito mais horas do dia.

Comece pequeno e mantenha tudo igual

Não precisa de instrumentar a quinta toda no primeiro dia. Prove a ideia no sinal que mais lhe custa a verificar em pessoa e depois cresça.

1. Escolha primeiro o sinal de maior valor, normalmente o nível de um depósito de água ou uma bomba em funcionamento.
2. Construa um nó solar e uma gateway e prove a ligação de rádio à distância real antes de confiar nela.
3. Defina um único limiar de alerta e teste-o provocando mesmo a condição.
4. Acrescente nós um de cada vez, mantendo todos os nós iguais para que as peças de reserva sejam intermutáveis.
5. Guarde reservas na prateleira, um par de nós e um painel suplente, porque as coisas avariam à chuva.

As competências por trás disto

Nada disto é exótico. Um microcontrolador, um sensor, um rádio, uma bateria e um pouco de lógica são blocos de construção correntes, e são exatamente aquilo que os alunos montam na nossa academia de programação e robótica. Aprender o sono profundo, ler um sensor e enviar uma mensagem de rádio numa placa acessível como a sheenbot∞ é uma maneira sem riscos de perceber as peças em movimento antes de aparafusar uma delas a uma bomba a sério longe de casa. Os workshops de férias de inverno cobrem as bases de sensores e rádio, e a loja tem as peças para praticar.

Em síntese

Não precisa de eletricidade da rede nem de fibra para saber o que se passa na sua quinta. A luz do sol alimenta os sensores, o rádio de longo alcance transporta as leituras, uma gateway celular leva-as até casa, e um desenho honesto dos alertas faz com que o sistema se pague ao poupar deslocações e ao apanhar falhas a meio da noite. Comece pelo único sinal que mais lhe custa ir verificar pessoalmente, prove a ligação e cresça a partir daí.

Até onde chega mesmo o LoRa numa quinta?

Em terreno aberto e com linha de vista desimpedida, vários quilómetros é realista. Árvores, barracões e colinas cortam isso depressa, pelo que montar a gateway bem alto e acrescentar um nó repetidor num cume resolve a maior parte das falhas.

O que acontece durante uma série de dias cinzentos de inverno?

Dimensione a bateria de cada nó para vários dias de autonomia e mantenha o consumo baixo com o sono profundo. O sinal de vida diário e o alerta de bateria fraca avisam-no se um nó estiver a esmorecer lentamente antes de se apagar.

Preciso de um cartão SIM para cada sensor?

Não. Os nós de campo usam o rádio gratuito de longo alcance para chegar à gateway. Só a gateway precisa de um SIM para encaminhar os dados para a internet, pelo que paga uma única ligação, por muitos nós que tenha a funcionar.