Development of an IoT prototype for soil moisture monitoring in coffee farming

Authors
DOI:
https://doi.org/10.47456/bjpe.v12i1.51114
Keywords:
Precision Agriculture; Internet of Things (IoT); Real-Time Monitoring; Soil Moisture
Abstract

Technology has expanded efficiency in agriculture, however, in Brazil there is still a significant disparity between highly technified farms and those with low adoption of technological solutions. In this context, the present study presents the development of an Internet of Things (IoT)-based prototype for monitoring soil moisture in coffee plantations, with the objective of providing an accessible and viable solution to support irrigation management in precision agriculture. The prototype uses a resistive soil moisture sensor, a microcontroller, a display, and an IoT platform to measure, visualize, and transmit soil moisture data in real time. The system development followed the five phases of the product development process: concept, planning, engineering, testing, and prototyping. Initial tests were conducted in a controlled environment, in which the system showed consistent readings and immediate responses to variations in soil moisture. It is concluded that the IoT prototype presents potential as a low-cost solution to support real-time monitoring of soil moisture in coffee crops. For future studies, the use of solar energy, integration with long-range communication networks, improvements in the calibration process, and the application of artificial intelligence techniques are recommended.

Author Biographies
  1. Isadora Bernardo Rezende, Universidade Federal de Lavras (UFLA)

    Bacharela em Inovação, Ciência e Tecnologia pela Universidade Federal de Lavras Campus Paraíso (2024). Graduanda em Engenharia de Produção pela mesma instituição. Possuo interesse em temas relacionados à Engenharia da Qualidade, Sustentabilidade e Estatística. Me destaco pela facilidade de comunicação, proatividade, abertura a novas experiências e disposição para aprender continuamente. Participei de projetos acadêmicos voltados ao Empreendedorismo e à Inovação, buscando sempre aprofundar meus conhecimentos e ampliar minha atuação profissional. Possuo proficiência em Inglês. https://orcid.org/0009-0008-1706-1674

  2. Flávio Fraga Vilela, Universidade Federal de Lavras (UFLA)

    Docente e pesquisador no Instituto de Ciência, Tecnologia e Inovação da Universidade Federal de Lavras (UFLA), com atuação nas áreas de Simulação Computacional, Internet das Coisas (IoT) e Inteligência Artificial (IA). É Doutor em Engenharia de Produção e Gestão pela Universidade Federal de Itajubá (2022), Mestre em Simulação Computacional (2015) e Especialista em Qualidade e Produtividade (2013) pela mesma instituição, além de graduado em Engenharia de Produção pela Universidade Federal de Ouro Preto (2010). Com forte compromisso com a inovação e o desenvolvimento tecnológico, é titular de três patentes, voltadas ao monitoramento em processos assistenciais de urgência e emergência, à mobilidade reduzida de pacientes e ao controle da umidade da pele de pacientes acamados. Também possui diversos softwares registrados junto ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI). Seus projetos de pesquisa buscam integrar tecnologia e eficiência em diferentes setores. Destaca-se a Agricultura de Precisão com IoT e Sensores Inteligentes, que emprega câmeras multiespectrais e hiperespectrais para o monitoramento em tempo real da saúde das plantas, utilizando aprendizado de máquina para otimizar recursos e elevar a produtividade. Outro projeto relevante é o Dispositivo Inteligente para a Cadeia Produtiva do Café, um sistema automatizado que coleta dados de geolocalização, velocidade e vazão no processo de pulverização, promovendo a redução de desperdícios e o aumento da eficiência operacional. Em 2023, teve seu Projeto de Empreendedorismo e Inovação aprovado pela Secretaria de Estado de Desenvolvimento Econômico de Minas Gerais, contribuindo para a criação de negócios inovadores em ciência e tecnologia no ambiente acadêmico. Seu propósito é transformar processos hospitalares, industriais e agrícolas por meio de soluções tecnológicas disruptivas, promovendo avanços sustentáveis, redução de custos e maior eficiência. Atualmente, exerce também a função de Coordenador Adjunto do curso de Engenharia de Produção da UFLA.

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Cover Image
Image showing extremely dry and cracked soil, highlighting conditions of water deficit and environmental stress. The deep and irregular fissures in the ground indicate prolonged lack of moisture, a critical scenario for agricultural activities such as coffee farming. The visual representation reinforces the importance of soil moisture monitoring, especially through technologies such as IoT, to optimize water resource use and improve agricultural productivity. At the top of the image appears the article title “Development of an IoT Prototype for Soil Moisture Monitoring in Coffee Farming,” along with the authors Rezende, I. B., and Vilela, F. F. (2026). In the lower corner appears the identification of the Brazilian Journal of Production Engineering and the journal’s ISSN.
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Published
2026-03-20
Issue
Vol. 12 No. 1 (2026): Regular Issue (January - March)
Section
AGRICULTURAL ENGINEERING
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Copyright (c) 2026 Rezende, I. B., & Vilela, F. F.

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How to Cite

Rezende, I. B., & Vilela, F. F. (2026). Development of an IoT prototype for soil moisture monitoring in coffee farming. Brazilian Journal of Production Engineering, 12(1), 195-207. https://doi.org/10.47456/bjpe.v12i1.51114