ReproTrack — Deteção de Cio IoT para Gado Bovino e Bufalino

Na pecuária extensiva, a eficiência reprodutiva é o principal motor económico. Cada "dia aberto" — o período em que uma fêmea permanece vazia além do tempo ideal — custa ao produtor entre 3,50 € e 5,00 € diários em manutenção sem retorno.

O ReproTrack é um projeto onde convergem as minhas duas formações: Engenharia de Produção Animal e Engenharia Informática.

O problema

Os sistemas de monitorização atuais (colares e crotais inteligentes) foram desenhados para vacas leiteiras estabuladas e falham em dois cenários críticos:

• O ângulo morto do búfalo. O cio da búfala (Bubalus bubalis) é maioritariamente silencioso, ocorre durante a noite e frequentemente enquanto os animais estão submersos em lagunas ou zonas de lodo, onde os sensores padrão sofrem atenuação total de sinal.
• A barreira económica. Equipar 100% das fêmeas com colares ativos (100 €–150 € por animal) exige um investimento inicial proibitivo para explorações médias.

A inovação: arquitetura assimétrica

Em vez de monitorizar individualmente cada fêmea com hardware dispendioso, o ReproTrack inverte a lógica do mercado:

• No macho (nodo ativo): um único dispositivo robusto colocado no peito do touro. Integra acelerometria (IMU), processamento local na borda e rádios BLE + LoRaWAN.
• Nas fêmeas (nodos passivos): beacons BLE estáticos e selados, de 2 € a 3 € por unidade, na base da cola.

Em vez de inferir o cio por padrões de atividade, o sistema valida o evento físico direto da monta.

Como funciona

1. Espera. O dispositivo do macho permanece em deep sleep; apenas o IMU monitoriza a cinemática em baixa frequência.
2. Deteção. Quando o macho executa o salto de monta, o sensor regista uma inclinação vertical acentuada no eixo Z e dispara uma interrupção por hardware que acorda a MCU.
3. Validação. A MCU ativa o recetor BLE durante 20 segundos e lê o tag da fêmea. Se o RSSI for superior a −50 dBm, confirma-se a proximidade estreita e descartam-se falsos positivos.
4. Armazenamento. O evento [ID_macho, ID_fêmea, timestamp] é encriptado e guardado na memória Flash não volátil.
5. Transmissão assíncrona. Assim que o animal regressa a terra firme, o rádio LoRa despacha os pacotes acumulados para o gateway (868 MHz), sem custos de rede móvel.
6. Processamento. O servidor armazena o histórico e notifica o produtor sobre a janela ideal de inseminação artificial segundo a regra AM-PM.

O protocolo store-and-forward garante que nenhum dado se perde enquanto os animais estão na água ou fora de cobertura.

Stack técnico

Hardware e firmware

• SoC com BLE nativo e consumo ultrabaixo (ESP32-WROOM / Nordic nRF52840)
• Módulo LoRa Semtech SX1262 (banda livre europeia de 868 MHz)
• Acelerómetro LIS3DH com interrupções por hardware
• Firmware em C++ (Arduino / ESP-IDF)
• Carcaça de polímero industrial selada com resina epóxi para certificação IP68 real

Cloud e aplicação

• API REST/WebSockets em Node.js (TypeScript)
• PostgreSQL com TimescaleDB para séries temporais
• Dashboard PWA responsivo em React e Tailwind CSS

Impacto económico

A poupança anual responde a N × ΔD × C, onde N é o tamanho do efetivo, ΔD a redução média de dias abertos (estimada em 15 dias) e C o custo diário de um animal vazio (4,00 €).

Para uma exploração padrão de 100 cabeças na região de Viseu, o impacto traduz-se em 6.000 € anuais de poupança direta, com retorno do investimento em menos de 8 meses.

Estado atual e roadmap

O projeto encontra-se em fase de ideação avançada e prototipagem de engenharia:

• ✅ Arquitetura de rede híbrida (BLE + LoRaWAN) desenhada
• ✅ Algoritmo de deteção de monta estruturado
• ✅ Protótipo do dashboard desenvolvido
• ⏳ Fabrico do primeiro lote de PCBs e testes de estanqueidade IP68
• ⏳ Testes piloto em ambiente real (efetivo bovino em Viseu, bufalino no Ribatejo)