Novo modelo para estações meteorológicas integradas a previsões inteligentes em Brasília

Abstract

Esta dissertação apresenta um novo modelo de Estações Meteorológicas Automáticas (EMAs) de baixo custo e alimentadas por energia solar, baseado no microcontrolador ESP-32, sensores modernos e previsões inteligentes para Brasília. O sistema proposto utiliza sensores compactos e multifuncionais, contando com um projeto de firmware e hardware abertos. Ele inclui um BME688, AS7331, VEML7700 e AS3935 para termo-higro-barometria (além de qualidade do ar), irradiância ultravioleta, luximetria e fulminologia, além de um pluviômetro e um anemômetro. Alimentado por painéis fotovoltaicos e baterias, opera ininterruptamente sob condições climáticas variáveis, com os dados coletados sendo enviados via WiFi para uma API Web que adapta o modelo MZDN-HF (Rede Neural Delimitada por Zona Meteorológica - Previsor Horário) para gerar previsões multivariadas precisas de 24 horas (MAE de 1.32 °C, 6.12%, 0.68 hPa e 76.31 W/m² para prognósticos de temperatura, umidade, pressão e irradiância solar). Instalado na Universidade de Brasília, ele demonstra desempenho de hardware robusto (com seu microcontrolador dormindo por cerca de 60% do tempo de pooling e armazenando dados em buffer sempre que a conexão WiFi não estiver disponível) e forte correlação com dados A001 do INMET (com R² de 94,68%, 92,36%, 97,23% e 86%; e um MAE de 1.34 °C, 5.51%, 0.56 hPa e 61.31 W/m² em temperatura, umidade, pressão e irradiância solar) adequado para monitoramento climático, agricultura de precisão e pesquisa ambiental.