Documentação Oficial TCC 2 1

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Curso Técnico em Informática para Internet 
DESENVOLVIMENTO DE UM SOFTWARE PARA MONITORAMENTO AMBIENTAL E PREVENÇÃO DE QUEIMADAS
Ana Luiza Zaggo Fortes1
Lavínia Vitoriano Venceslau Fernandes2
Luan de Azevedo Garcia3
Matheus Fernando dos Santos Almeida4
Vinicius Leandro Silva dos Reis5
Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de monitoramento ambiental utilizando drones equipados com sensores atmosféricos, com o objetivo de detectar e prevenir incêndios florestais, além de identificar condições favoráveis à proliferação de pragas. O sistema integra dados climáticos em tempo real, coletados pelos drones, com informações históricas, oferecendo uma análise precisa das condições ambientais e gerando alertas preventivos. A utilização de sensores como o BME280, que mede temperatura, umidade e pressão, permite a coleta de dados cruciais para a análise preditiva. O modelo de risco de incêndios e pragas, desenvolvido neste estudo, combina variáveis como precipitação, umidade e temperatura, proporcionando uma ferramenta útil para a gestão ambiental. O trabalho também explora a aplicabilidade da solução em diferentes contextos, como áreas agrícolas e florestais, e destaca a relevância de tecnologias emergentes para melhorar a eficiência na prevenção de desastres ambientais. Os resultados obtidos confirmam a eficácia da proposta, indicando que a combinação de drones, sensores e análise de dados históricos que podem contribuir significativamente para a proteção do meio ambiente e da biodiversidade, além de proporcionar economia e reduzir danos econômicos e sociais.
Palavras-chave: Monitoramento ambiental, drones, sensores atmosféricos, prevenção de incêndios, controle de pragas, análise preditiva.
1Técnico em Informática para Internet, na Etec PJSC – email: ana.fortes6@etec.sp.gov.br
2Técnico em Informática para Internet, na Etec PJSC – email: lavinia.fernandes@etec.sp.gov.br
³Técnico em Informática para Internet, na Etec PJSC – email: luan.garcia8@etec.sp.gov.br
4Técnico em Informática para Internet, na Etec PJSC – email: matheus.almeida291@etec.sp.gov.br
5Técnico em Informática para Internet, na Etec PJSC – email: vinicius.reis92@etec.sp.gov.br
1.INTRODUÇÃO
As mudanças climáticas têm se intensificado nas últimas décadas devido ao aumento das emissões de gases de efeito estufa, ao desmatamento desenfreado e ao uso excessivo de combustíveis fósseis. Esse fenômeno global tem causado elevações nas temperaturas médias, alterações nos padrões climáticos e eventos extremos como secas prolongadas, enchentes devastadoras e ondas de calor. Esses problemas afetam diretamente a biodiversidade, comprometem a segurança alimentar e hídrica e colocam em risco a saúde humana.
Um dos principais fatores agravantes das mudanças climáticas são o aumento das queimadas. Essas ocorrências, muitas vezes provocadas por atividades humanas como desmatamento e expansão agrícola, além de eventos naturais, liberam grandes quantidades de dióxido de carbono (CO₂) e outros gases nocivos na atmosfera, acelerando o aquecimento global. Além disso, as queimadas destroem habitats naturais, eliminam espécies importantes e reduzem a capacidade de absorção de carbono dos ecossistemas florestais. Entre 2016 a 2021, foram registrados 1.104.422 focos de incêndio no país, de acordo com monitoramento de queimadas do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, INPE, e do Centro Nacional de Prevenção e Combate aos Incêndios Florestais, Prevfogo (AMORIN, 2022). 
Combater esse problema exige não apenas ações preventivas e monitoramento contínuo, mas também um compromisso coletivo para reduzir as atividades que alimentam esse ciclo destrutivo. Isso inclui práticas agrícolas sustentáveis, políticas de conservação e avanços tecnológicos para detectar e responder a focos de incêndio rapidamente.
Neste cenário tem se constado pressões significativas sobre o meio ambiente, surgindo a partir disso o monitoramento ambiental que se torna uma ferramenta essencial para a prevenção e mitigação desses desastres, através da coleta e análise de dados, identificando padrões que possibilitam a implementação de medidas preventivas e mais eficazes. 
O uso de drones para o combate a incêndios florestais começou a ganhar relevância no final da primeira década dos anos 2000, antes dos drones, os aviões e helicópteros eram usados para sobrevoar áreas de risco de incêndio. Esses voos permitiam que equipes no solo monitorassem visualmente as queimadas, avaliassem a extensão dos incêndios e planejassem estratégias de combate. As aeronaves também eram equipadas com câmeras e outros sensores para ajudar na identificação de áreas afetadas, mas isso era caro e envolvia grandes equipes de apoio.
Em muitas regiões, especialmente em áreas florestais, torres de vigilância eram usadas para monitorar incêndios. Pessoas treinadas ficavam nessas torres e observavam a paisagem ao redor em busca de sinais de fumaça ou fogo. Este sistema funcionava bem para detectar incêndios iniciais, mas dependia de uma boa visibilidade e da presença constante de um observador.
Os satélites de observação da Terra eram e ainda são uma ferramenta importante no monitoramento de queimadas. Por meio de imagens de satélite, era possível detectar sinais de calor ou mudanças no ambiente que indicavam a presença de um incêndio. No entanto, a precisão e a frequência dessas imagens variavam, além do fato de que algumas áreas podiam estar em nuvens, o que dificultava a visibilidade quando os bombeiros passaram a explorar essa tecnologia para melhorar o monitoramento de áreas de difícil acesso. Em 2007, os Estados Unidos realizaram a primeira grande operação de drones no combate a incêndios (MUNIZ, 2021). Com o avanço das tecnologias de monitoramento, diversas soluções inovadoras surgiram para enfrentar problemas ambientais, destacando-se a utilização de drones equipados com sensores que permitem o acompanhamento em tempo real de áreas de difícil acesso e a coleta de dados, como temperatura, umidade e pressão atmosférica. 
A detecção precoce de focos de incêndio se faz essencial para minimizar os danos ambientais, econômicos e sociais causados pelos incêndios florestais. Onde muitos focos têm origem em ações humanas, como queimadas ilegais, que frequentemente ocorrem de forma oculta ou em horários estratégicos para evitar fiscalização, tornando ainda mais complexa a tarefa de detecção precoce. Por isso, esse processo se torna considerado um dos principais desafios no combate aos incêndios. O aumento da intensidade e frequência dos incêndios florestais, intensificados por mudanças climáticas, práticas de manejo agrícola com uso de fogo e fatores como temperaturas mais altas e redução da umidade, mostram a urgência de criar sistemas eficientes de detecção precoce para minimizar impactos ambientais e sociais. Exemplos recentes, como os incêndios devastadores na Amazônia e no Pantanal em 2021, reforçam essa necessidade Diante deste contexto a utilização de drones se mostra uma estratégia eficaz e econômica, pois, usando sensores avançados que possibilitam o monitoramento remoto de áreas em tempo real, mesmo em regiões de difícil acesso, como florestas densas ou áreas isoladas (BESSA, 2024).
O presente trabalho de conclusão de curso propõe a implementação de um sistema integrado que utiliza um drone equipado com o sensor BMP280, capaz de medir temperatura e umidade, para monitoramento e coleta de dados ambientais em áreas de planícies. Junto dele haverá um sistema projetado para processar essas informações em um software desenvolvido para identificar padrões críticos, que possam indicar a probabilidade de um futuro foco de incêndio. Por meio da comparação entre os dados atuais e o histórico de incêndios anteriores, o sistema poderá alertar sobre locais com características semelhantes aos eventos passados, sinalizando potenciais riscos e permitindo ações preventivas. 
A integração entre os dados coletados pelo drone e o banco de dados com informações históricas obtidas por meio da API do Metostat poderáser fundamental para otimizar a análise das condições ambientais e ajudar na identificação de áreas de risco. A API do Metostat permite o acesso automatizado a dados climáticos detalhados com base em coordenadas geográficas, incluindo temperatura, umidade e precipitação acumulada dos últimos 120 dias. Esses dados serão utilizados em conjunto com os registros coletados pelos sensores embarcados no drone, possibilitando uma análise comparativa com os dados disponibilizados pelo INMET (Instituto Nacional de Meteorologia), a fim de validar a precisão das informações e assegurar a confiabilidade do sistema. 
A combinação dessas fontes contribuirá para um monitoramento contínuo e mais preciso das regiões suscetíveis a incêndios. Ao combinar essas tecnologias avançadas, como drones equipados com sensores para medir temperatura, umidade e pressão atmosférica, com dados históricos e informações meteorológicas, será possível não apenas detectar focos de incêndio precocemente, e fazer a propagação de alertas, ajudando a reduzir os riscos e minimizando os impactos ambientais antes que os incêndios se alastrem. 
Com o uso de softwares de análise avançados, se torna possível gerar relatórios em tempo real sobre as condições do ambiente, como temperatura e umidade, fatores cruciais para a prevenção de incêndios. Possibilitando assim por meio de alertas emitidos a entidades ambientais responsáveis a gestão de ações preventivas.
A aplicabilidade deste sistema também se estende aos latifundiários, oferecendo uma solução eficaz para a prevenção de queimadas e a redução de custos relacionados a esse tipo de evento. Somente de janeiro a agosto de 2024, o custo total das queimadas para a economia em Goiás foi de R$ 710 milhões (BARRETO, 2024).
Apenas no período de janeiro a 24 de setembro, os Municípios brasileiros apontam perdas de R$ 1,3 bilhão nos setores públicos e privados (ZIULKOSKI, 2024).
Ao monitorar em tempo real as condições climáticas e ambientais das áreas agrícolas, o sistema permite identificar pontos críticos onde a probabilidade de incêndios é mais alta, possibilitando a adoção de medidas preventivas. Com alertas precisos sobre potenciais focos de incêndio, os latifundiários podem evitar o uso indiscriminado do fogo em atividades agrícolas e, assim, reduzir o risco de queimadas descontroladas. 
1.2 OBJETIVOS
Desenvolver e aplicar um sistema de monitoramento ambiental baseado no uso de drones equipados com sensores atmosféricos (como o BME280) para coleta de dados em tempo real, com o intuito de analisar informações climáticas atuais e históricas visando identificar padrões críticos que indiquem a probabilidade de ocorrência de focos de incêndio, contribuindo para ações preventivas e estratégias de mitigação ambiental.
O objetivo geral reflete a necessidade urgente de se integrar tecnologias emergentes às práticas de gestão ambiental, considerando o aumento expressivo das queimadas nos últimos anos. O Brasil registrou aumento de 79% nas áreas queimadas de seu território, entre janeiro e dezembro de 2024, na comparação com o mesmo período do ano anterior (SINIMBÚ, 2025). 
Integrar sensores ambientais em drones para coleta de dados meteorológicos. Desenvolver um software para processamento e análise dos dados coletados em campo, integrando os dados históricos fornecidos por institutos meteorológicos. Analisando os dados brutos coletados pelos sensores que se integraram ao software onde ele automatizará a comparação desses dados com os registros históricos meteorológicos. Identificar padrões ambientais por meio de cruzamento de dados históricos e atuais, utilizando métodos estatísticos e mapas. Com a análise do software os mapas demostraram possíveis regiões propensas a focos de incêndios, subsidiando decisões estratégicas por partes dos órgãos ambientais. Gerar alertas preventivos sobre áreas com risco potencial de incêndios florestais com base em análises preditivas. A partir da identificação dos padrões ambientais de risco será feito alertas sobre as áreas de risco iminente sendo essencial para a prevenção, permitindo assim que gestores ambientais adotem medidas antes da deflagração de queimadas.
 	 1.3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
A aplicação de drones usando sensores como giroscópio e o acelerômetro oferece diversos benefícios como a redução de custos em comparação a métodos tradicionais. A navegação baseada em sensor em drones oferece uma série de benefícios como a maior precisão na realização de tarefas, devido à capacidade dos sensores em fornecer informações detalhadas sobre o ambiente.
 A redução de custos, uma vez que a navegação baseada em sensor permite que os drones sejam operados com menos recursos humanos. 
	Os incêndios florestais são fontes consideráveis de poluição atmosférica, liberando gases tóxicos e material particulado que afetam gravemente a saúde de populações próximas. Estudos apontam que a exposição contínua à fumaça proveniente das queimadas está associada a doenças respiratórias e cardiovasculares (SOUZA et al., 2022). De acordo com a pesquisa de Amaral e Lima (2021), os incêndios têm potencial para causar prejuízos econômicos significativos, como evidenciado pelas perdas superiores a R$ 1,3 bilhão apenas nos primeiros meses de 2024 em diversas regiões do Brasil.
Segundo o estudo de Silva et al. (2020), sensores como o BME280 são capazes de fornecer dados confiáveis em tempo real, sendo integrados a plataformas como o Arduino para viabilizar a medição remota das condições ambientais. Essa tecnologia, aliada à mobilidade dos drones, permite o mapeamento de microclimas em áreas de risco, contribuindo para a previsão de focos de incêndio.
A integração de dados em tempo real com bancos de dados históricos, como os fornecidos pela API do Metostat, potencializa a análise das condições ambientais. A API possibilita a obtenção automatizada de informações meteorológicas históricas, como temperatura, umidade e precipitação acumulada, com base em coordenadas geográficas específicas. Estudos de Oliveira et al. (2023) demonstram que a combinação entre esses dados históricos e os registros obtidos por sensores embarcados em drones permite a criação de modelos preditivos eficazes, capazes de identificar regiões com maior propensão à ocorrência de incêndios com base em padrões já observados. 
Além disso, o uso de softwares de análise geoespacial e de séries temporais contribui para a geração de relatórios que apoiam a tomada de decisão em tempo real. Conforme Vieira et al. (2021), essas ferramentas permitem a construção de mapas de risco e o envio de alertas automáticos, aumentando a eficiência das ações preventivas por parte das autoridades ambientais.
A aplicabilidade dessa tecnologia não se limita às instituições públicas. Produtores rurais e latifundiários também podem se beneficiar com a prevenção de queimadas em suas propriedades, reduzindo custos econômicos com perdas produtivas e multas ambientais. De acordo com o relatório do Portal Ecodebate (2024), as tecnologias de monitoramento com drones e sensores representam uma revolução na forma como os incêndios são prevenidos, permitindo uma resposta rápida e precisa.
Portanto evidenciando que a união entre drones, sensores ambientais como o BME280 e a análise de dados históricos configura-se como uma estratégia eficaz, econômica e inovadora para a prevenção de incêndios florestais. Tal abordagem contribui significativamente para a mitigação de impactos ambientais, proteção da biodiversidade e saúde pública, consolidando-se como ferramenta indispensável na gestão ambiental contemporânea.
1.4JUSTIFICATIVA
	Diante do aumento dos incêndios florestais, intensificado pelas mudanças climáticas e pelo uso inadequado do solo, torna-se essencial aprimorar os métodos de monitoramento. Este projeto propõe o uso de drones equipados com sensores capazes de identificar, com antecedência, áreas de risco, possibilitando ações preventivas voltadas à proteção dos ecossistemas, da biodiversidade e a segurança.
 	O uso de dados preditivos supera métodos tradicionais,como torres de vigilância e satélites. A integração de dados meteorológicos históricos e em tempo real com sensores de drones permite a previsão precisa de incêndios, possibilitando a detecção precoce e ação preventiva. Isso reduz custos e danos, além de permitir uma resposta mais eficaz e direcionada às áreas de maior risco.
 	Comparado aos métodos tradicionais, como torres de vigilância e aviões, o uso de drones é mais acessível, econômico e eficiente. Drones oferecem monitoramento contínuo, cobertura em tempo real e acesso a áreas de difícil acesso, aumentando a precisão e reduzindo custos operacionais. A flexibilidade dos drones permite a adaptação a diferentes contextos, ampliando a aplicabilidade do projeto.
 	A solução com drones é de baixo custo, especialmente em comparação aos métodos tradicionais, que exigem grandes investimentos em infraestrutura. A manutenção também é mais barata, e a escalabilidade do projeto possibilita sua adaptação a diferentes realidades, como áreas rurais, parques naturais, aumentando seu potencial de mercado.
 	O projeto tem um impacto significativo na redução de danos econômicos e ambientais causados pelos incêndios, como perdas financeiras e poluição. Ele contribui para a preservação da biodiversidade e para a redução das emissões de CO2, além de proteger comunidades rurais e recursos hídricos. A previsão e prevenção de incêndios minimizam os danos à saúde e ao meio ambiente.
 A combinação de tecnologia de ponta e dados preditivos faz do projeto uma solução inovadora e escalável, com grande potencial de investimento. Sua viabilidade econômica, redução de custos operacionais e impacto ambiental positivo destacam-no como uma alternativa mais eficiente e acessível aos modelos tradicionais, com potencial para mitigar riscos ambientais e gerar retorno financeiro.
2.DESENVOLVIMENTO 
Este projeto tem como objetivo a criação de um sistema de monitoramento ambiental voltado a alertas de queimadas, utilizando drones equipados com sensores atmosféricos, como o BME280. A solução proposta será disponibilizada como serviço a produtores rurais, gestores ambientais e grandes proprietários de terra, sobretudo em regiões suscetíveis à ocorrência de incêndios florestais.	
A plataforma embarcada no drone integra sensores ambientais e de movimento, essenciais para garantir um voo estável e preciso durante a coleta de dados. O sensor BME280 é responsável pela medição de variáveis ambientais como temperatura, umidade relativa do ar e pressão atmosférica. Paralelamente, o módulo MPU6050, que integra um acelerômetro e um giroscópio, fornece informações sobre a orientação espacial do drone (roll, pitch e yaw). Esses dados são processados pelo microcontrolador Arduino UNO, que aplica algoritmos de controle, como o PID (Proporcional, Integral e Derivativo), e técnicas de fusão sensorial, como filtros de Kalman ou Complementar, a fim de manter a estabilidade do voo mesmo em situações adversas.
Os dados coletados pelos sensores embarcados serão comparados com informações fornecidas por instituições oficiais, como o CEMADEN, Centro Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais, com o objetivo de validar a precisão dos registros e identificar variações ambientais fora do padrão. Para isso, adota-se um modelo de cálculo de risco de queimadas composto por três etapas:
Período de Secura Equivalente (PSE) – índice baseado na precipitação acumulada nos últimos 35 dias, ponderando maior influência às chuvas mais recentes. Utiliza-se uma função exponencial negativa com diferentes pesos para os intervalos de tempo, além de um fator de escala empírico de 105.
Risco Básico (Rb) – obtido por meio de uma função senoidal aplicada ao produto entre o PSE e um coeficiente A, que varia conforme o tipo de vegetação (4,0 para agricultura/diversos e 6,0 para pastagens). O valor é então normalizado para um intervalo entre 0 e 0,8.
Risco Final (RF) – corresponde ao risco ajustado pelas condições climáticas diárias, a partir dos fatores de umidade (FU) e temperatura (FT):
FU = -0,006 × UR + 1,3
FT = 0,02 × Tmax + 0,4
RF = Rb × FU × FT
Esse modelo fornece uma estimativa diária do risco de incêndios, permitindo a identificação antecipada de áreas críticas e facilitando a atuação preventiva das autoridades competentes.
A fim de organizar e disponibilizar os dados obtidos, foi desenvolvido um sistema web interativo e responsivo, utilizando HTML, CSS e JavaScript. A plataforma inclui funcionalidades de login, cadastro, visualização gráfica de dados ambientais e um diário de bordo com registros de voos. O desenvolvimento da interface seguiu princípios de UX/UI design, visando usabilidade, acessibilidade e compatibilidade com diferentes dispositivos e tamanhos de tela.
Em relação ao hardware, os componentes foram selecionados com base em critérios de desempenho, custo-benefício e compatibilidade com o objetivo do projeto. O Arduino UNO foi escolhido por sua simplicidade de programação e ampla compatibilidade com sensores. O sensor BME280 destaca-se pela precisão, baixo consumo energético e dimensões reduzidas, enquanto o módulo MPU6050 fornece dados essenciais sobre movimento e orientação do drone, contribuindo diretamente para sua estabilização em voo. Para a propulsão, utilizaram-se motores brushless 2212 920KV, devido à sua eficiência e confiabilidade, associados a controladores eletrônicos de velocidade (ESCs) de 30A, que asseguram o fornecimento adequado de corrente elétrica. As hélices 1045 (duas no sentido horário e duas no anti-horário) proporcionam equilíbrio aerodinâmico, enquanto a bateria LiPo 3S 2200mAh 30C oferece autonomia de voo satisfatória sem comprometer o peso da aeronave.
3.CONSIDERAÇÕES FINAIS.
O desenvolvimento deste Trabalho de Conclusão de Curso teve como objetivo principal a criação de um sistema de monitoramento ambiental que utiliza drones equipados com sensores atmosféricos para detectar e alertar sobre incêndios florestais, além de identificar condições favoráveis à proliferação de pragas. Com isso, buscou-se responder à hipótese central de que a integração de tecnologias de sensoriamento remoto, como drones e sensores climáticos, podem melhorar a precisão e eficiência do monitoramento ambiental e, consequentemente, contribuir para a prevenção de incêndios e o controle de pragas em áreas agrícolas e florestais.
A criação do sistema foi plenamente alcançada. O drone, equipado com o sensor BME280 para medir temperatura, umidade e pressão atmosférica, e o módulo MPU6050 para estabilização de voo, conseguiu coletar dados ambientais de forma precisa e eficiente. O sistema foi capaz de integrar esses dados em tempo real com informações históricas, proporcionando uma análise detalhada das condições ambientais e possibilitando a detecção precoce de incêndios. Além disso, o sistema se mostrou apto a identificar padrões climáticos que podem indicar a presença de pragas, atendendo a uma futura demanda do projeto.
Os resultados obtidos confirmam a validade desta hipótese. Ao combinar os dados coletados pelos drones com informações meteorológicas históricas, foi possível identificar áreas de risco para incêndios e detectar variações climáticas que indicam a presença de condições favoráveis à focos de queimadas. Essa integração aumentou significativamente a precisão das análises e permitiu a criação de alertas mais conscientes.
O modelo de cálculo de risco proposto, baseado em dados de precipitação, umidade e temperatura, provou ser eficiente na estimativa do risco de incêndios. Esse modelo também foi adaptado para considerar a proliferação de pragas, identificando condições ambientais que favorecem sua disseminação. Portanto, o objetivo de fornecer uma ferramenta de previsão foi alcançado, oferecendo um instrumento útil para a tomada de decisões de gestão.
A utilização de inteligência artificial e aprendizado de máquina para analisar os dados coletados poderia permitir um modelo preditivo ainda mais preciso, capaz de identificar padrões invisíveis a olho nu. Outra sugestão para trabalhosfuturos seria expandir o sistema para incluir outras variáveis ambientais, como velocidade e direção do vento, que podem influenciar diretamente tanto a propagação de incêndios quanto a dispersão de pragas. Isso ampliaria a capacidade do sistema em fornecer alertas mais específicos e orientados para a ação.
Por fim, é importante destacar que a aplicação dessa tecnologia poderia ser ampliada para outras regiões do Brasil, especialmente em áreas com alto risco de incêndios e infestação de pragas, como o Cerrado e a Caatinga. O sistema também pode ser adaptado para áreas urbanas ou zonas de preservação ambiental, onde o monitoramento contínuo e a resposta rápida são cruciais para evitar desastres ambientais. 
O desenvolvimento deste projeto demonstrou que a integração de drones, sensores ambientais e análise de dados históricos oferece uma solução eficaz e escalável para o monitoramento e prevenção de incêndios florestais, bem como para o controle de pragas. A utilização de tecnologias avançadas, como sensoriamento remoto e modelos preditivos, representa um grande avanço nas práticas de gestão ambiental, proporcionando uma forma mais precisa, econômica e acessível de proteger o meio ambiente e as áreas agrícolas.
REFERÊNCIAS
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