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Title: Monitoramento climático acessível na amazônia: projeto e análise de desempenho de uma estação meteorológica de baixo custo
Advisor: PEREIRA, Ricardo da Silva
Authors: PENANTE, Lucas Gabriel Rocha
Keywords: Estação meteorológica de baixo custo
Plataforma Raspberry Pi
Monitoramento climático - Belém, PA - Amazônia
Energia fotovoltaica
Estação meteorológica - análise de custo-efetividade
Issue Date: 2026
Publisher: UFRA/Belém
Citation: PENANTE, Lucas Gabriel Rocha. Monitoramento climático acessível na Amazônia: projeto e análise de desempenho de uma estação meteorológica de baixo custo. Orientadores: Ricardo da Silva Pereira; João Paulo Borges de Loureiro. 2026. 62 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Ambiental e Energias Renováveis) – Universidade Federal Rural da Amazônia, Belém, 2026.
Resumo: Este trabalho teve como objetivo desenvolver, implementar e avaliar o desempenho técnico e econômico de uma Estação Meteorológica de Baixo Custo (EMBC) baseada na plataforma Raspberry Pi, aplicada ao monitoramento climático na região amazônica, especificamente no município de Belém–PA. A pesquisa parte da necessidade de ampliar o acesso a sistemas de monitoramento meteorológico, considerando que estações profissionais possuem alto custo de aquisição e manutenção, o que limita sua expansão em regiões com restrições orçamentárias. O protótipo desenvolvido integrou sensores de temperatura e umidade (AM2301 e DHT11), pluviômetro de báscula e anemômetro, além de sistema de alimentação composto por baterias de íon de lítio 18650 e geração fotovoltaica. Em comparação ao modelo anterior baseado em NodeMCU, optou-se pela utilização do Raspberry Pi 3B, visando maior capacidade de processamento, flexibilidade de programação e melhor gerenciamento de dados. Para leitura de sinais analógicos, foi incorporado o conversor ADC ADS1115. A metodologia envolveu a caracterização da área de estudo, montagem estrutural conforme recomendações da Organização Meteorológica Mundial, implementação do algoritmo em Python e coleta comparativa de dados com estação de referência. A análise estatística considerou indicadores como Erro Absoluto Médio (MAE) e Erro Quadrático Médio (RMSE), além de avaliação operacional e energética do sistema. Os resultados indicaram viabilidade técnica e redução significativa de custos em relação a estações comerciais convencionais, embora tenham sido identificadas limitações operacionais em alguns sensores e aumento expressivo da demanda energética decorrente da adoção do Raspberry Pi. Conclui-se que a EMBC apresenta potencial para aplicações em monitoramento ambiental descentralizado, sendo recomendadas melhorias estruturais para futuras versões.
Abstract: This study aimed to develop, implement, and evaluate the technical and economic performance of a Low-Cost Weather Station (LCWS) based on the Raspberry Pi platform for climate monitoring in the Amazon region, specifically in the municipality of Belém–PA, Brazil. The research addresses the need to expand access to meteorological monitoring systems, considering that professional weather stations involve high acquisition and maintenance costs, limiting their deployment in regions with budget constraints. The developed prototype integrated temperature and humidity sensors (AM2301 and DHT11), a tipping-bucket rain gauge, and an anemometer, along with a power supply system based on 18650 lithium-ion batteries and photovoltaic generation. Unlike the previous model built with NodeMCU, this study adopted the Raspberry Pi 3B to provide greater processing capacity, programming flexibility, and improved data management. An ADS1115 analog-to-digital converter was incorporated to enable analog signal acquisition. The methodology included study area characterization, structural assembly in accordance with World Meteorological Organization recommendations, Python-based algorithm implementation, and comparative data collection alongside a reference station. Statistical analysis considered indicators such as Mean Absolute Error (MAE) and Root Mean Square Error (RMSE), in addition to operational and energy performance evaluation. The results indicated technical feasibility and significant cost reduction compared to conventional commercial weather stations. However, operational limitations were identified in some sensors, and the adoption of the Raspberry Pi led to a considerable increase in energy demand. The study concludes that the proposed LCWS demonstrates strong potential for decentralized environmental monitoring, although structural improvements are recommended for future versions.
URI: http://bdta.ufra.edu.br/jspui/handle/123456789/4926
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