Sistema de Informação através de Web Service

1º CONGRESSO LUSO-BRASILEIRO DE TECNOLOGIAS DE INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO NA AGRO-PECUÁRIA
Sistema de Informação através de Web Service para avaliação
da fertilidade do solo e recomendação de adubação e calagem
Ademir Roberto Freddo1
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná, Pato Branco, Paraná, Brasil
[email protected]
Tangriani Simioni Assmann 2
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná, Pato Branco, Paraná, Brasil
[email protected]
RESUMO
A finalidade da agricultura de precisão é melhorar a produtividade e lucratividade
de uma cultura, utilizando a tecnologia de informação para obtenção de dados e
no suporte a tomada de decisões. Uma cultura deve ter uma grande produção,
mas também deve ser econômica. A avaliação do máximo rendimento técnico
econômico está vinculado a interpretação de diversos parâmetros obtidos através
da análise de solo e de plantas. Este estudo teve como principal objetivo utilizar a
tecnologia de informação como auxílio para avaliação e monitoramento da
fertilidade do solo. As informações de auxílio ao agricultor e agrônomo são
disponibilizadas na Internet através de serviços disponíveis em um Web Service e
podem ser utilizadas por um cliente mediante o desenvolvimento do mesmo.
Palavras chave: Web Service, manutenção da fertilidade do solo, Internet, Agricultura de
Precisão, recomendação de adubação e calagem
ABSTRACT
The aim of the precision agriculture is to improve the profits and productivity of a
crop using the information technology to achieve data and in the support on
making decisions. A crop must have a large production, but it has to be economical
too. This economy can be achieved by the amount necessary of correctives of soil
acidity and of fertilizers for the crops. This study had as the main objective the
applying of the information technology as a support in the correction and
maintenance of the soil fertility for a specific crop in different country regions. The
supporting information to the agriculturist and agronomist are available in the
Internet through services offered in a Web Service and can be used by a client
since he/she develops it.
KEYWORDS: Web Service, soil fertility evaluation, Internet, Precision Farm, fertilizer and liming
recommendation
1
Mestre em Engenharia Elétrica e Informática Industrial pelo Centro Federal de Educação Tecnológica
do Paraná (CEFET). Prof. no Departamento de Informática do CEFET-PR Unidade de Pato Branco-PR.
2
Doutora em Agronomia - Área de Concentração: Produção Vegetal pela Universidade Federal do
Paraná (UFPR). Professora na Coordenação de Agronomia do CEFET-PR - Unidade de Pato Branco.
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1. Introdução
A falta ou excesso de alguns nutrientes para uma cultura agrícola prejudica o potencial
produtivo de uma cultura, reduzindo a rentabilidade econômica da mesma. A situação
nutricional de uma planta é diagnosticada por avaliações visuais e análises de tecidos vegetais.
Contudo, quando é necessário um prognóstico do potencial produtivo da cultura, a análise de
solo é a ferramenta mais indicada.
A análise de solo aliada ao conhecimento do histórico da área e do potencial produtivo da
cultura a ser implantada oferece elementos que permitem uma recomendação de adubação e
calagem para que se obtenha a máxima eficiência econômica (MEE). Indicações de doses de
fertilizantes que estejam abaixo da dose de MEE faz com que os rendimentos sejam menores,
contudo mantendo o custo fixo, o que faz com que a margem de lucro líquido diminua. Quando
as de adubos aplicadas são maiores que a recomendação de MEE, os aumentos de
produtividades não compensam o aumento de custo variável para a aplicação destes insumos.
2. Objetivos
O objetivo deste trabalho é utilizar a tecnologia de informação através de um Web Service,
disponibilizando informações para um responsável técnico da área agrícola sobre a avaliação
da fertilidade do solo e recomendação de adubação e calagem em função de parâmetros de
análise de solo e de plantas, histórico da área de plantio, sistema de manejo de solo, cultura a
ser implantada e localização da região de plantio.
Com o desenvolvimento de um Web Service também denominado de Servidor de
Serviços na Internet, as mesmas informações podem ser disponibilizadas em
diferentes dispositivos ou equipamentos como: Pocket PC, SmartPhones e
Computadores Pessoais (Personal Computers). O Web Service que disponibiliza as
informações é o mesmo para todos os dispositivos. As informações são visualizadas
nos dispositivos mediante o desenvolvimento de uma aplicação cliente.
Os métodos que fornecem informações para auxiliar o responsável técnico são criados no Web
Service que fornece uma interface a um cliente independente de linguagem de programação. O
programador pode desenvolver uma interface no cliente em qualquer linguagem de
programação que suporte Web Service e para diversos dispositivos, inclusive móveis
obdecendo apenas as regras implantadas pelo Web Service.
Resumindo, o Web Service fornece as regras ou métodos através da estrutura da Internet e o
cliente faz e utiliza a aplicação como desejar (Figura 1).
Regras
Publica o serviço e as
regras
Solicita/Obtém
Regras
Aplicação
CLIENTE
Solicita Método
Responde/Fornece Informações
Figura 1 – Relação entre a aplicação cliente e o Web Service
WEB SERVICE
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3. Web Service
A indústria de informática necessita de tecnologias que auxiliem no desenvolvimento de
software e na integração de sistemas. O Web Service é uma aplicação publicada, localizada e
chamada através da Internet, podendo ser acessado por outras aplicações. Essas aplicações
são consideradas clientes ou requisitores de serviço.
XSLT – Folha
de estilo
Web service
XML e
SCHEMA
BD
Computador
Pessoal
Dispositivos
Móveis
Base de Dados
ou SGBD
Figura 2- Utilização do Web Service pelo cliente
A comunicação entre aplicações de Web Service faz uso das seguintes tecnologias:
-
XML (eXtensible Markup Language)
-
SOAP (Simple Object Access Protocol)
-
WSDL (Web Services Definition Language)
-
URI (Unique Resource Identifier)
Os Web Services são descritos e definidos usando XML. A utilização de XML é importante
porque viabiliza a troca de informações entre diferentes redes e aplicações. As informações em
um banco de dados podem ser acessadas por outras aplicações sem a necessidade da outra
aplicação possuir o mesmo SGBD (Sistema Gerenciador de Banco de Dados), isto, porque a
troca de informações é realizada através de arquivos texto. As informações nos arquivos texto
são validadas através de DTDs (Document Type Declaration) e podem ser visualizadas com a
utilização de folhas de estilo definidas com XSL (Extensible Style Language) e CSS (Cascading
Style Sheets). As folhas de estilo permitem a visualização das informações em computadores
pessoais e também em dispositivos móveis como Pocket PCs e SmartPhones (Figura 2).
O protocolo SOAP é o responsável por estabelecer a comunicação entre as aplicações. Nesse
caso entende-se por aplicação: cliente (aplicação no dispositivo móvel ou não) e Web Service
(Servidor). O SOAP foi projetado para invocar aplicações remotas através de RPC (Remote
Procedure Calls – chamadas remotas de procedimentos) em um ambiente independente de
linguagem de programação e plataforma, utilizando o mecanismo de transporte HTTP
(Hipertext Transfer Protocol).
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O WSDL descreve os serviços disponibilizados pelo Web Service através da semântica XML.
Um documento WSDL define um esquema XML (XML Schema). Essse esquema descreve os
serviços, ou a documentação necessária para o cliente utilizar o Web Service como métodos a
serem chamados, parâmetros a serem passados e valores de retorno.
A identificação do Web Service é realizada através de uma URI. Para o cliente verificar a
interface do Web Service basta conectar-se através de uma URI. Conectando-se a URI é
possível interpretar a estrutura (serviços, parâmetros) do Web Service. É importante ressaltar
que a partir da publicação do Web Service na Internet, é possível a utilização do mesmo pelo
cliente que pode ser desenvolvido por qualquer linguagem de programação que suporte o
desenvolvimento de clientes Web Services.
A Figura 3 mostra a inclusão da tecnologia Web Service no objetivo proposto visualizado na
Figura 1.
Regras
Obtém
Regras
Aplicação
CLIENTE
Documento
Publica o serviço e
as regras
Solicita Método
Responde/Fornece Informações
WEB
SERVICE
SOAP
HTTP
Figura 3 – A tecnologia Web Service e o objetivo proposto
4. Sistema Web Service para avaliação da fertilidade do solo e recomendação
de adubação e calagem
Para avaliar a fertilidade do solo são necessárias análises de amostras do solo e de tecidos
foliares. O Web Service deve possuir informações para instruir o responsável técnico com
procedimentos de diagnose foliar e para análise do solo. Isso inclui instruções para coletas de
amostras de tecidos foliares e de amostras de solos em distintos sistemas de manejo de solo.
Os resultados da análise do solo e da diagnose foliar são obtidos em laboratórios através de
laudos e podem ser inseridos no Web Service através de parâmetros para obtenção de
informações como:
-
Níveis de interpretação de suficiência para nutrientes e níveis de toxidez para
elementos tóxicos no solo;
-
Classificação do solo conforme teor de matéria orgânica e teor de nutrientes;
-
Níveis de interpretação do estado nutricional de plantas por elemento químico
classificado em (deficiente, baixo, suficiente, alto e excessivo);
-
Sintomas físicos, químicos e citológicos de deficiência ou excesso de nutrientes em
uma cultura.
Com essas informações o responsável técnico pode anexar o histórico de produtividade da
área, sistema de manejo do solo, cultura a ser implantada e localização da gleba para obter a
recomendação de adubação e calagem mais econômica, incluindo a forma e o tipo de
adubação a ser utilizado.
Através de uma estrutura de gerenciamento propõe-se a criação de um Web Service para
disponibilizar as informações de manutenção da fertilidade do solo. A Figura 4 mostra a
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utilização do Sistema Web Service por um cliente através de um Diagrama de Caso de Uso.
Este diagrama mostra as funcionalidades do Web Service. O cliente possui uma aplicação que
faz a interação com o Web Service através da estrutura da Internet.
Classificação do Solo
Recomendação de Adubação e
Calagem
Necessidade de Nutrientes de
uma Cultura
Sintomas em uma Cultura
Cliente
Presença de elementos tóxicos
Métodos para manutenção da
Fertilidade do Solo
Composição e Recomendação de
Calcários
Figura 4 - Diagrama de Caso de Uso/Funcionalidades do Web Service
4.1 - Descrição das Funcionalidades do Web Service
As funcionalidades descritas no Diagrama de Caso de Uso (Figura 4) são disponibilizadas no
Web Service através de métodos. A seguir uma descrição das funcionalidades com os
respectivos métodos.
Funcionalidade: Classificação do Solo
-
Classificação do solo conforme nível de saturação de bases.
-
Classificação do solo conforme teor de matéria orgânica.
-
Classificação do solo conforme teor de nutrientes.
Funcionalidade: Recomendação de Adubação e Calagem
-
Recomendação de Calagem (tonelada por hectare – t/ha) conforme região de
plantio, calcário a ser utilizado, laudo do solo e sistema de manejo do solo.
-
Recomendação de adubação conforme região de plantio, laudo de análise de solo,
cultura a ser implantada e sistema de manejo do solo.
-
Sugestão de adubação em função do tipo de adubo a ser utilizado (Formulados
NPK, adubos simples, adubos orgânicos).
-
Estimativa de forma de adubação mais econômica em função do tipo de adubação
a ser utilizada.
Funcionalidade: Necessidade de Nutrientes de uma Cultura
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-
Exportação de nutrientes por cultivo em kg.ton produzidos da cultura. Esse
método informa o quanto será retirado de nutrientes do solo para a produção de
determinada cultura.
-
Necessidade de nutrientes de uma cultura interpretados nos níveis (concentração
de nutrientes g/kg) deficiente, baixo, suficiente, alto e excessivo.
Funcionalidade: Sintormas em uma Cultura
-
Sintomas físicos, químicos e citológicos de deficiência ou excesso de nutrientes em
uma cultura.
Funcionalidade: Presença de elementos tóxicos
-
Elementos tóxicos no solo conforme teor de Al.
Funcionalidade: Métodos para manutenção da Fertilidade do Solo
-
Procedimentos para análise do solo. Esse método é realizado antes da
implantação da cultura.
-
Procedimentos para Diagnose Foliar. Esse métdo é realizado em uma cultura
anterior para auxiliar a correção do solo antes da implantação da cultura ou na
cultura implantada para verificar a deficiência de nutrientes.
Funcionalidade: Composição e Recomendação de Calcários
-
Estrutura e composição de um calcário
O objetivo do Web Service é tornar os dados independentes de plataforma e fornecedores de
software. O cliente pode utilizar qualquer equipamento para visualizar e solicitar informações
para o Web Service. Equipamentos como Pocket PCs, SmartPhones e Computadores
Pessoais podem ser utilizados desde que possuam uma conexão com a Internet. Essa
condição é importante porque o Web Service utiliza a estrutura da Internet para a troca de
informações. As informações podem ser disponibilizados para um cliente, ou seja, os dados
podem ser distribuídos para outras aplicações, visualizados em um navegador na Internet ou
até mesmo para outros servidores com a finalidade de processamento intermediário.
O Web Service precisa estar estruturado internamente para que as funcionalidades mostradas
do Diagrama de Caso de Uso (Figura 4) sejam disponibilizadas aos clientes.
As informações disponibilizadas através do Web Service estão descritas no Diagrama de
Classes apresentado na Figura 5. O Diagrama de Classe mostra a representação em UML
(Unified Modeling Language) de como as informações deverão ser armazenadas e
estruturadas em classes.
4.2 – Descrição das Classes do Web Service
A seguir uma descrição das classes a serem utilizadas com identificação de regras e
relacionamentos
- Cultura, quantidadeNutrientes, Nutrientes: indicar o grau de suficiência de cada nutriente para
uma determinada cultura;
- Cultura, Sintomas, Nutrientes: indicar os sintomas de doenças (visíveis, químicos e
citológicos) conforme grau de suficiência (deficiente, baixo, suficiente, alto, excessivo) de um
nutriente em uma cultura;
- Nutrientes, composiçãoCalcário: relacionar os tipos de calcários existentes no mercado com a
quantidade de nutrientes;
- Cultura, faixaPHadequada, Região: indicar qual é a faixa adequada de ph para uma
determinada região do país conforme cultura a ser cultivada;
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- classificaçãoSolo, nívelSaturação, região, teorMO, nivelToxidezAl: classificar um solo
conforme nível de saturação de bases em uma determinada região do país para obter
informações como nível de matéria orgânica (MO) e nível de toxidez com alumínio;
- manutençãoSolo, procedimentos, amostra, profundidadeAmostra, sistemaManjeo: descrever
procedimentos para manutenção do solo, análise do solo e diagnose foliar;
- Fórmulas, parâmetros: armazenar fórmulas e seus respectivos parâmetros para realizar a
recomendação de adubação e calagem e indicar estimativas econômicas de adubação.
Figura 5 – Diagrama de Classes
5. Utilização do Web Service
Para trabalhar com o Web Service é necessário o desenvolvimento de um cliente. O cliente
importa do Web Service o esquema de trabalho com as respectivas interfaces descritas em
XML. As interfaces são as mesmas para os diferentes dispositivos. O desenvolvimento pode
ser feito em qualquer linguagem que suporte Web Service.
A interface WSDL do Web Service disponibiliza a estrutura descrita a seguir. A estrutura
descreve os métodos que podem ser chamados pelo cliente e os parâmetros necessários.
O resultado dos métodos é indicado no retorno.
A seguir a identificação de alguns parâmetros exigidos nos métodos:
-
Histórico de produtividade da área: médio, alto, baixo;
-
Sistemas de manejo de solo: plantio direto, plantio convencional, sistema orgânico,
cultura perene;
-
Cultura a ser implantada: espécie e cultivar;
-
Localização da gleba (coordenadas cartográficas - GPS) ou região de plantio.
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5.1 Descrição dos Métodos do Web Service
O item 4.1 descreveu as funcionalidades e seus respectivos métodos. Todo método no Web
Service possui algumas exigências para que o cliente possa utilizá-lo. Essas exigências são
descritas como parâmetros de chamada ou entrada. De posse dos parâmetros, o Web Service
faz o processamento do método e devolve os resultados classificados como retorno.
-
-
-
-
-
-
-
-
Método: Presença de elementos tóxicos.
o
Parâmetro de Chamada: Teor de Al na análise de solo, região do plantio,
sistema de manejo e profundidade de amostragem.
o
Retorno: nível de toxidez do elemento (ausente, média, alta).
Método: Classificação do Solo conforme nível de saturação de bases.
o
Parâmetro de Chamada: nível de saturação de bases (V%), região do plantio,
sistema de manejo e profundidade de amostragem.
o
Retorno: classificação do solo (baixo, médio e alto), gráfico representando a
distribuição dos elementos químicos.
Método: Classificação do Solo conforme teor de matéria orgânica.
o
Parâmetro de Chamada: teor de matéria orgânica (MO), região do plantio e
sistema de manejo.
o
Retorno: classificação do solo (baixo, médio e alto).
Método: Classificação do Solo conforme teor de nutrientes.
o
Parâmetro de Chamada: teores de P, K, Ca, Mg, S, Cu, Fe, Mn, Zn e B.
o
Retorno: classificação do nutriente no solo (baixo, médio e alto).
Método: Recomendação de Calagem (tonelada por hectare – t/ha) conforme região
de plantio, calcário a ser utilizado, laudo do solo e sistema de manejo do solo.
o
Parâmetro de Chamada: Região do plantio (determina saturação desejada –
V2), Valor de saturação das bases (V1) e Capacidade de troca de cátions (T)
fornecidas pela análise do Solo, poder relativo de neutralização total (PRNT)
conforme calcário a ser utilizado.
o
Retorno: Necessidade de Calcário (t/ha) e tipo de calcário a ser utilizado
(calcítico, magnesiano ou dolomítico).
Método: Recomendação de adubação conforme região de plantio, laudo de análise de
solo, cultura a ser implantada e sistema de manejo do solo.
o
Parâmetro de Chamada: Teores de nutrientes na análise de solo.
o
Retorno: Recomendação de adubação em kg.ha-1 de N, K2O e P2O5.
Método: Sugestão de adubação em função do tipo de adubo a ser utilizado
(Formulados NPK, adubos simples, adubos orgânicos).
o
Parâmetro de Chamada: Recomendação de adubação em kg.ha-1 de N, K2O
e P2O5.
o
Retorno: kg.ha-1 de adubos a serem utilizados na forma de formulado NPK,
adubos simples, adubos orgânicos).
Método: estimativa de forma de adubação mais econômica em função do tipo de
adubação a ser utilizada.
o
Parâmetro de Chamada: kg.ha-1 de adubos a serem utilizados na forma de
formulado NPK, adubos simples, adubos orgânicos) e custo dos adubos.
o
Retorno: forma mais econômica de adubação.
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-
Método: Exportação de nutrientes por cultivo em kg.ton produzidos da cultura
o
Parâmetro de Chamada: Cultura.
o
Retorno: Lista de nutrientes com respectivos valores.
Essa informação é interessante para o produtor verificar o quanto será
retirado da terra para a produção de determinada cultura.
-
-
-
Método: Necessidade de nutrientes de uma cultura interpretados nos níveis
(concentração de nutrientes g/kg) deficiente, baixo, suficiente, alto e excessivo.
o
Parâmetros de Chamada: Nutriente, Nível do Nutriente.
o
Retorno: Nível interpretado (deficiente, baixo, suficiente, alto e excessivo).
Método: Sintomas físicos, químicos e citológicos de deficiência ou excesso de
nutrientes em uma cultura.
o
Parâmetro de Chamada: Cultura, tipo do sintoma (físico, químico, citológico),
identificação do sintoma (deficiência ou excesso).
o
Retorno: Lista de Sintomas.
Método: Procedimentos de Diagnose Foliar.
o
Parâmetro de Chamada: Cultura.
o
Retorno: Lista de Procedimentos (retirada de amostras).
A análise foliar serve de recomendação para a próxima cultura a ser
implantada. É realizada após as adubações.
-
Método: Procedimentos para a análise do solo (nutrientes e pH).
o
Parâmetro de Chamada: Solicitação.
o
Retorno: Lista de Procedimentos (retirada de amostras, encaminhamento ao
laboratório).
A análise do solo é realizada antes das adubações.
-
Métodos: Estrutura e Composição de Calcários
o
Parâmetro de Chamada: Descrição do calcário
o
Retorno: Lista de nutrientes com respectivos valores para o calcário descrito.
6. Conclusões
Devido a variabilidade de solo e de tipos de cultivos, agrônomos e agricultores necessitam de
informações sistematizadas que lhes auxiliem na escolha de adubações que sejam eficiente
tecnicamente e economicamente. Essas informações são disponibilizadas na estrutura da
Internet através de um Web Service. Para acessar o Web Service é necessário um programa
cliente que pode ser desenvolvido em qualquer linguagem de programação e plataforma de
hardware. As informações podem ser disponibilizadas em um cliente através de diversos
dispositivos como computadores pessoais, Pocket Pc e SmartPhones. Com isso é possível
conduzir ao agricultor um melhor entendimento, fornecendo subsídios para a manutenção da
fertilidade do solo e planejando métodos de correção adequados para o cultivo de uma cultura
em uma determinada região do país.
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7. Referências Bibliográficas
COMISSÃO DE FERTILIDADE DO SOLO - RS/SC. Recomendação de adubação e calagem
para os Estados do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina. 3 ed. Passo Fundo: SBCS Núcleo Regional Sul, 1994. 224 p.
GALETI, Paulo Anestar. Guia do Técnico Agropecuário: Solos. Campinas: Instituto Campineiro
de Ensino Agrícola, 1989.
LIBERTY Jesse, KRALEY Mike. Aprendendo a desenvolver documentos XML para Web. São
Paulo: Makron Books, 2001.
MALAVOLTA, Eurípedes; VITTI, G.C; OLIVEIRA, S.A. Avaliação do estado nutricional de
plantas: princípios e aplicações. 2 ed. Piracicaba: POTAFOS, 1997. 319p.
MALAVOLTA, Eurípedes. Elementos de Nutrição Mineral de Plantas. São Paulo: Ed.
Agronômica Ceres, 1980.
MALAVOLTA, Eurípedes. Manual de Calagem e Adubação da principais Culturas. São Paulo:
Editora Agronômica Ceres Ltda, 1987.
MALAVOLTA, E.; VITTI, G.C.; OLIVEIRA, S.A. Avaliação do estado nutricional de plantas:
princípios e aplicações. 2 ed. Piracicaba: POTAFOS, 1997. 319 p.