Serra da Mantiqueira - Foto por Juliane Quintanilha Januncio

Unifei trabalha em projeto IoT para o monitoramento de montanhistas e proteção da Serra da Mantiqueira

Para a conservação da Serra da Mantiqueira pesquisadores da Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI) trabalham em um projeto baseado na Internet das Coisas (IoT) para o monitoramento de montanhistas, proteção e conservação da Serra da Mantiqueira, uma das mais belas cadeias de montanhas do país. O projeto liderado pela professora Daniela Rocha estuda a viabilidade de uso da tecnologia de Rede LoRaWAN para instalação de sensores na região.

A pesquisa será conduzida na Serra Fina, uma seção da Serra da Mantiqueira, muito conhecida por suas trilhas onde também há um projeto para a contagem de pessoas na trilha. Guias experientes irão percorrer a trilha munidos de um rastreador LoRa para identificar as áreas que recebem o sinal de transmissão da Rede LoRaWAN da American Tower.

“Projetamos o rastreador LoRa, iremos colocar na mochila de um guia, e vamos acompanhar o sinal no GPS. Eu acredito que vamos encontrar o sinal da Rede LoRaWAN em grande parte da trilha, e também, espero que a gente tenha a transmissão mais alta do Brasil feita em terra, a 2798 metros”, comentou José Alberto um dos pesquisadores do projeto. Várias empresas têm apoiado o desenvolvimento do protótipo tendo em vista as condições extremas de operação.

Serra da Mantiqueira

Incêndio na Pedra da Mina, em São Paulo — Foto Divulgação – Corpo de Bombeiros

O otimismo do professor tem como base a capacidade de resistência à ruído, o alcance e o baixo consumo da rede LoRa. Nos estudos preliminares o rastreador já alcançou distância entre 20 km e 50 km com visada direta e com baixa perda de pacote. Por essa razão, José Alberto acredita que será possível enviar sinais da Pedra da Mina para a Torre da American Tower localizada na cidade de Queluz (SP).

Protegendo a Serra da Mantiqueira com IoT

A importância de se rastrear o sinal de transmissão da Rede LoRaWAN na Serra da Mantiqueira é justificável por inúmeras razões. Com unidades de conservação e áreas de proteção ambiental o local atrai turistas e montanhistas dispostos a percorrer suas inúmeras trilhas ou aproveitar as belezas naturais.

Mas em 2020, um incêndio de grandes proporções queimou mais de 600 hectares da vegetação local, o equivalente a 460 campos de futebol. O combate às chamas realizado pelos montanhistas, bombeiros de São Paulo, Minas Gerais e militares das forças armadas levou sete dias para ser concluído.

Serra da Mantiqueira

Trilha na Serra Fina -crédito da imagem: Campim Amarelo Montanhismo

A instalação de dispositivos IoT na Mantiqueira pode evitar novas tragédias como esta. Sensores podem identificar e enviar alertas com a localização de incêndios, o que torna mais ágil o trabalho dos bombeiros. Além disso, também será possível monitorar os visitantes que se aventuram em quase 30 km de trilha na Serra Fina e localizar aqueles que estão perdidos.

“Encontrar o sinal de transmissão vai abrir um enorme campo de medição nos parques e reservas nacionais que a gente ainda nem imagina. Poderemos medir, por exemplo, gases, temperatura e umidade em tempo real na Serra Fina”, destacou o professor José Alberto.

O projeto foi registrado e aprovado pelo ICMBio – APA Serra da Mantiqueira e conta com apoio dos guias locais, proprietários de terras do entorno da APA e de universidades parceiras.

A Universidade Federal de Itajubá é parceira do Centro de Referência em Internet das Coisas, INOVAi. Se você é do ecossistema de Itajubá e região, e tem interesse em desenvolver projetos de IoT com a tecnologia de Rede Neutra IoT LoRaWAN da American Tower, acesse inovai.org.br para saber mais!

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Com modelo pedagógico disruptivo BandTec capacita profissionais em áreas de tecnologia

A faculdade BandTec Digital School é mais uma integrante da iniciativa IoT Labs como Centro de Referência em Internet das Coisas. A plataforma criada pela American Tower está viabilizando o acesso de tecnologias de Internet das Coisas usando a Rede Neutra IoT LoRaWAN da American Tower para experimentar, interagir, testar e entender as aplicações fim a fim.

Em seus laboratórios são fomentadas diversas iniciativas de Internet das Coisas (IoT), como debates, encontros, palestras e apresentação de produtos e soluções desenvolvidas pelas estudantes e também encontros da comunidade de IoT.

A faculdade foi pensada para ser uma ponte entre o mundo acadêmico e o mercado de trabalho. A instituição foi criada por um grupo de pessoas físicas com uma visão disruptiva sobre como deve ser pautada a formação no ensino superior. Por isso seu modelo acadêmico, batizado de Geração Futura, tem como base três pilares: a simbiose, a liderança pedagógica e a formação socioemocional.

O primeiro pilar, a simbiose, foi pensando para que todos os estudantes pudessem assimilar a experiência acadêmica e profissional simultaneamente. Na BandTec 100% dos estudantes trabalham em áreas de tecnologia a partir do segundo semestre do curso. É a partir da simbiose que os estudantes passam a ter uma experiência real de conexão com o mercado de trabalho.

No segundo pilar, a liderança pedagógica, os professores possuem dedicação exclusiva à instituição, garantindo atenção plena aos alunos. As aulas também são coordenadas de modo que as disciplinas possam ser integradas, com o planejamento em bloco. O terceiro pilar, a formação socioemocional, trabalha as emoções, desenvolvendo resiliência, foco, disciplina, planejamento, trabalho em equipe e comunicação. Este pilar foi desenvolvido para que os estudantes possam aprender a reagir às situações diversas no ambiente de trabalho.

Nesse modelo acadêmico os alunos possuem bolsa de 100% no primeiro semestre e estudam 6h por dia. A partir do segundo semestre, quando inicia o estágio, a carga horária na faculdade passa a diminuir gradativamente ao longo do curso, para que haja maior dedicação ao trabalho. O modelo acadêmico atraiu a parceria de diversas empresas, muitas estão instaladas no prédio, possibilitando que os alunos possam ter contato com este mundo coorporativo e aumentando as oportunidades de conexão.

Entre os parceiros da BandTec estão o Banco Safra, Logicalis, Getnet, Tivit, C6 Bank, Boa Vista e muitos outros. O resultado dessas parcerias e do modelo de ensino vai além da garantia de estágio para todos os alunos. Muitos estudantes são contratados ainda no último ano de curso, sendo que 70% são efetivados pelas empresas onde fazem o estágio. Desde a aquisição da faculdade, em 2016, o índice de desistência caiu de 79% para 10%, um dado muito superior ao de outras universidades.

“O papel da BandTech é de incentivar o desenvolvimento de soluções IoT sobre o ponto de vista da pesquisa acadêmica. Como faculdade, incentivamos isso a luz do nosso papel que é formar profissionais em tecnologia com base em programação”, comentou Rafael Petry, diretor de comunicação e marketing.

Se você é do ecossistema de São Paulo e região, tem interesse em desenvolver projetos de IoT, aproveitar o suporte técnico e a expertise da BandTec, além da tecnologia da Rede Neutra ATC LoRaWAN®, acesse: www.sptech.school.

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Aplicações LoRaWAN® com Interfaces P2P

Criando Aplicações LoRaWAN® com Interfaces P2P Simultaneamente

Motivação

Comunicação de dados é um dos assuntos mais importantes quando falamos de aplicações em Internet das Coisas. Cada opção de interface possui suas características próprias que se traduzem em pontos fortes e fracos para cada situação de uso. Quando um produto precisa atender a requisitos em campo que são muito amplos ou contraditórios, podemos ter dificuldade ou até a impossibilidade de atender às especificações de forma satisfatória com as interfaces existentes. Combinar as interfaces é a maneira mais natural de atender às demandas complexas de campo.

Neste artigo vou discutir os aspectos relevantes e mostrar alguns caminhos possíveis para o projetista de nível intermediário poder navegar no ambiente de um stack LoRaWAN, encontrando os pontos adequados para combinar mais de um método de comunicação para o seu dispositivo IoT.

Comunicação P2P

Quando falamos em comunicação ponto a ponto (ou P2P da sigla em inglês peer to peer), estamos simplificando bastante a argumentação. Explico aqui o que tenho em mente.

Rigorosamente falando, toda comunicação acontece inicialmente entre dois pares, ou seja, é P2P na sua essência. A organização de diversos links de comunicação P2P de formas mais complexas é que gera os padrões existentes. A própria comunicação LoRaWAN® faz uso de links de rádio entre as entidades básicas Endpoint (EP) e Gateway (GW). A coleção de todas as ligações entre EPs e um único GW é o que gera a topologia de estrela típica do padrão. Ok, precisamos admitir que como o GW é considerado um concentrador, também podemos dizer que existe aqui uma diferença hierárquica entre os elementos. Porém em outros casos, quando falamos numa rede Mesh por exemplo, temos todos os indivíduos idênticos hierarquicamente comunicando-se entre si de forma organizada e compondo uma topologia que gera caminhos para os dados fluírem pela rede e chegarem até seu destino final. Bem ou mal, em toda rede acaba surgindo aqui uma organização hierárquica mesmo que temporária.

Esta separação dos elementos é um pouco arbitrária ou artificial, e talvez não seja o que de fato identifica o que é um protocolo padronizado e um P2P. Esta dificuldade de descrever os fatos não elimina a necessidade de termos métodos alternativos de comunicação.

Falando de casos práticos, um exemplo muito comum em campo é a criação de caminhos de contingência para que os elementos possam se comunicar entre si quando o fluxo principal pelo protocolo principal se encontra interrompido.
No final, adota-se de forma bastante informal a nomenclatura P2P para toda conexão que foge ao fluxo principal de comunicação pelo protocolo principal. Geralmente estes links buscam resolver questões bastante específicas e usam formatações que são proprietárias.

Questões Práticas

Toda interface de comunicação demanda em vários momentos atenção total seja do HW ou do SW para operar adequadamente. É raro um protocolo de comunicação que não tenha critérios de tempo relativamente rígidos.

No caso específico de dispositivos de baixo custo em IoT duas demandas se somam e se somam para tornar a vida do projetista mais difícil:

1) A necessidade de baixo consumo – portanto reduzir o tempo de operação ao máximo para economizar bateria é essencial. Reduzindo o tempo, a criticidade de cada operação torna-se mais relevante.

2) A pressão por um HW mais enxuto e consequentemente mais barato – é necessário portanto fazer com que um único processador trate de mais de uma tarefa crítica em tempo simultaneamente através de compartilhamento do processamento.

ALERTA: Aqui no nosso texto, vamos tratar daquele caso muito familiar ao projetista brasileiro onde o mesmo processador irá tratar de duas interfaces ao mesmo tempo e não há orçamento disponível para qualquer exagero. Ou seja, a otimização em custo aqui é tratada como essencial.

Acesso ao Código Fonte

Bem, quem precisa entrar neste nível de projeto irá precisar certamente de acesso a todos os detalhes de funcionamento do protocolo principal de comunicação. A separação das tarefas em unidades atômicas é condição básica para tais casos. Um stack (ou pilha) de comunicação que dá suporte a este tipo de acesso é geralmente organizado em uma API bastante padronizada, onde podem ser localizados facilmente os seguintes elementos:

    1. Funções básicas para inicialização e configuração do HW (Init)
    2. Funções de Transmissão de Dados (Tx) e Leitura dos Buffers de Recepção (Rx)
    3. Funções de Call Back para retornos de Interrupção
    4. Funções de Temporização e Loop de Comunicação de Dados, que são responsáveis pela execução das máquinas de estado do protocolo

Como cada momento do protocolo é organizado em processamentos separados, fica extremamente fácil de criar as conexões do sistema principal ao stack. Esta conexão pode ser feita de duas formas: a) Diretamente pela chamada das funções nos pontos de interesse, em arquiteturas baremetal (sem sistemas operacionais – OS); b) Com arquiteturas baseadas em sistemas operacionais de tempo real onde as chamadas são organizadas em tasks de forma padronizada.

Em qualquer dos dois casos, usa-se o restante do tempo de processamento não usado pelo protocolo de comunicação para que sejam realizadas as demais tarefas de comunicação de outros protocolos ou ainda tarefas relacionadas ao tratamento de sensores, atuadores ou inteligência local do equipamento.

É aqui que o planejamento de tempo é crucial. As duas interfaces de comunicação precisam ser intercaladas em tempo para que ocorra o processamento dos dois protocolos sem que qualquer dos lados seja prejudicado e cause a queda de qualquer dos links.

Combinando outras Comunicações com LoRaWAN®

O protocolo LoRaWAN® pode ser operado pelo dispositivo em 3 classes, conforme sua iniciativa e disponibilidade em tempo. A Classe A possui uma característica que facilita muito esta organização: a iniciativa da comunicação é sempre realizada pelo Endpoint e o momento do handshake é limitado a um período extremamente curto de Rx num tempo precisamente localizado após o evento de Tx. Esta altíssima disponibilidade do HW, previsibilidade e simplicidade do protocolo abre inúmeras possibilidades de combinar LoRaWAN® com outros protocolos.

Mesmo assim, cabe salientar que o outro protocolo usado precisa abrir mão do HW por algum tempo para que a comunicação LoRaWAN® aconteça. Se este requisito básico não puder ser atendido sem prejuízo grave às outras tarefas, temos uma impossibilidade de atender aos dois num mesmo processador de forma definitiva.

Aqui entra a questão de comunicação P2P como sendo uma alternativa bastante razoável. Como comunicações feitas de forma proprietária podem ser adaptadas para qualquer caso de uso, fica também muito fácil encontrar maneiras de atender a uma especificação básica de linke entre dois EPs.

Uma comunicação P2P, neste caso, é algo que fica sob responsabilidade total do projetista. Uma consulta bastante comum que recebo de clientes nestes momentos é onde encontrar um stack P2P pronto. A verdade é que existe muito pouco material livremente disponível na rede para quem procura isso. Existem alguns motivos para isso. O primeiro é que quase todos os protocolos P2P que são desenvolvidos por empresas acabam sendo mantidos como sigilosos. É o pulo do gato que garante alguma proteção dos produtos contra a cópia não autorizada. O segundo é que sendo tais protocolos predominantemente desenvolvidos para casos específicos, sua formatação não é pensada para ser universal.

Se por um lado isso representa uma dificuldade, por outro, também podemos dizer que não é tão difícil assim de criar um novo protocolo para atender a uma demanda simples. Isso vai demandar algum trabalho, mas geralmente é uma tarefa bem razoável.

Para quem não quer este trabalho ou precisa atender a outras interfaces padronizadas simultaneamente, temos diversos protocolos formais disponíveis. Para exemplificar este caso, lembramos o código das duas bibliotecas LoRaWAN® que estamos disponibilizando aqui contemplam a comunicação do EP também com um aparelho de celular pelo Bluetooth.

Prioridades entre Protocolos

Cada caso de uso vai exigir uma análise cuidadosa de qual protocolo precisará ser priorizado. Definido isso, o outro protocolo será acomodado em torno da codificação do primeiro. Estas definições normalmente seguem a regra de qual dos dois é mais crítico em tempo. Entretanto podemos ter outros motivos para priorizar um deles. No nosso exemplo com Bluetooth, o fato de existir uma aplicação pronta em torno de uma biblioteca fechada cria uma dificuldade adicional para modificar os pontos de chamada e controle do protocolo Bluetooth. Acaba que os motivos se somam aqui. Bluetooth exige uma temporização mais rígida e ao mesmo tempo seria quase impossível entrar no mérito do stack com uma biblioteca à qual não teremos acesso completo.

No caso de um protocolo proprietário P2P combinado com LoRaWAN® provavelmente a decisão seria invertida.

Outra consideração que merece destaque é sobre a utilização do próprio rádio LoRa já codificado no protocolo LoRaWAN®. Esta configuração é possível, sim. Desde que sejam tomados cuidados para que seja garantida a preservação de contexto (variáveis de estado principalmente) de cada interface bem como a completa configuração de todos os parâmetros de transmissão e recepção de pacotes de cada protocolo, não há qualquer problema em rodar dois protocolos sobre o mermo circuito de RF. No final o ambiente percebe o dispositivo como se ele tivesse de fato duas interfaces distintas, cada uma operando um protocolo próprio.

Certificação do Produto

Cada interface de um produto de comunicação por rádio frequência exige o cumprimento de regras legais. No caso do Brasil, a Anatel é quem determina o que pode e deve ser feito.

No caso de LoRaWAN® e Bluetooth, existem regras definidas e claras. Além disso, as entidades certificadoras possuem experiência de como realizar tanto o processamento da documentação quanto dos testes em laboratório. No caso de uma interface P2P proprietária, será necessário o investimento de tempo para entender as possibilidades e encontrar uma maneira autorizada de operar. Depois disso, a certificação desta interface também irá demandar um trabalho específico. Novamente, nada que não seja razoável. O importante é ter ciência do fato e reservar os tempos adequados no cronograma e o orçamento para cada caso.

O Material Básico

Feitas todas as considerações, vamos agora ao que interessa, o exemplo prático.

Existem diversos repositórios hoje disponíveis com exemplos de aplicações LoRaWAN®. O stack básico foi criado faz um certo tempo por uma empresa tradicional no mercado e foi disponibilizado pela Semtech à época da sua criação. Ao longo do tempo, diversos fabricantes de microcontroladores no mercado tomaram este material como base e desenvolveram suas versões adaptadas para diversos modelos de MCUs.

Os dois exemplos que vamos mostrar aqui operam em MCUs da Silicon Labs. Vamos deixar os links dos exemplos para uso com e sem Bluetooth. Mas como o objetivo é demonstrar a operação com interfaces simultaneamente, vamos focar no segundo caso.
Temos duas versões principais do mesmo stack hoje disponíveis para estes processadores:

1) Stack conforme adotado pela Arm e formatado conforme o ambiente mbed:

a. Com Bluetooth (para processador Blue Gecko 13):
https://github.com/udev-br/Silabs-Blue-LoRaWan-Mbed
b. Sem Bluetooth (Para processador Pearl Gecko 12):
https://github.com/udev-br/Silabs-Pearl-LoRaWan-Mbed

2) Stack conforme a herança original:

a. Com Bluetooth (para processador Blue Gecko 22):
https://github.com/udev-br/LoRaMac-Node-xG22-soc_thermometer
b. Sem Bluetooth (para Processador Pearl Gecko 22):
https://github.com/udev-br/LoRaMac-Node-PG22-DK2503A

Todos os exemplos acima foram feitos em implementação baremetal, ou seja, sem a utilização de um sistema operacional. As chamadas às funções da API do stack LoRaWAN acontecem por inclusões do código dentro do fluxo principal do exemplo, conforme veremos a seguir.

O Exemplo SoC Thermometer

Como aplicação exemplo, optamos por usar um medidor de temperatura e umidade disponível em diversos kits da Silabs.

Para maiores detalhes sobre este exemplo, deixamos aqui o link para um Application Note com todas as informações necessárias para repeti-lo da forma mostrada.

De modo geral, o fluxo de trabalho adotado foi o seguinte:

    1. Criar um projeto exemplo que implementasse uma aplicação de termômetro, conforme disponível nas ferramentas da Silabs;
    2. Incluir os arquivos e diretórios do stack LoRaWAN no mesmo projeto;
    3. Adaptar os arquivos para tornar o conjunto compilável (modificações dos includes, configurações, adaptação dos defines de configuração, dados de comissionamento LoRaWAN, etc);
    4. Incluir as chamadas de funções da API LoRaWAN nos pontos adequados.

Os Pontos de Conexão do Stack LoRaWAN® com a Aplicação Bluetooth
Além do procedimento óbvio de incluir os arquivos da pilha LoRaWAN® no código original do exemplo SoC Thermometer, existe uma tarefa que exige maior cuidado que é a própria chamada das funções principais da API que irão criar o funcionamento correto de ambos os protocolos simultaneamente.

Aqui mostramos o código do arquivo main.c onde fica a função main do código. Observe que foram removidos comentários do código original para deixar o conjunto mais legível.

Aplicações LoRaWAN com Interfaces P2P

Veja que existe um bloco de inicializações (e que precede o loop principal da função main). Outra coisa que chama a atenção é a chamada da função que faz o processamento do stack periodicamente como parte do loop principal. Apesar de ser a primeira coisa a ser feita, a organização geral da pilha Bluetooth foi preservada. Todo o tratamento de eventos é o tratamento original da pilha Bluetooth.

Logo no meio dos eventos também existe uma chamada à função que faz a medida (leitura do sensor) de temperatura. Essa função também fica localizada no arquivo main.c em outro trecho que detalhamos a seguir.

Aplicações LoRaWAN com Interfaces P2P

Em verde foi marcado o processamento da leitura do sensor, em azul o envio desta informação por Bluetooth e em vermelho, a parte que foi inserida para gerar o processamento LoRaWAN desta aplicação. Isso significa que optou-se por chamar o processamento LoRaWAN para cada leitura do sensor.

Cabe aqui uma pergunta importante: Em virtude desta decisão, o que precisamos observar com o máximo de cuidado? A resposta não é óbvia, mas essencial. Já que o protocolo LoRaWAN assume um tempo de handshake que inclui ambos os timers RX_DELAY_WINDOW1 e RX_DELAY_WINDOW2, a chamada à leitura dos sensores não pode ser mais frequente do que o maior destes timers. De fato, é necessário inclusive reservar tempo de sobra para permitir o processamento com alguma folga.

A última parte do código que vamos detalhar aqui é a chamada da construtora da classe LoRaWANClass dentro do arquivo LoRaWAN.cpp.
Veja que a definição da interface de rádio em uso acontece ali dentro, a partir da chamada do construtor de uma das classes SX126X_LoRaRadio ou SX1272_LoRaRadio. A seleção de qual construtor é chamado é feita de maneira bastante trivial com diretivas de pre compilação.

Aplicações LoRaWAN com Interfaces P2P

Existem diversos outros pontos no código onde é possível observar a integração e interação dos dois códigos, mas estes são os principais e que merecem destaque. Veja que é um trabalho relativamente simples, mas que exige um bom conhecimento de ambos os protocolos, os códigos disponíveis e principalmente um bom planejamento e debug durante os trabalhos.

Conclusão

Realizar projetos que resultem em produtos multiprotocolos é perfeitamente possível e muito útil para levar a economias significativas de custo bem como habilitar o projeto a complementar as funcionalidades de um protocolo com outro.

Apesar do exemplo simples apresentado realizar apenas o compartilhamento da mesma informação básico de temperatura e umidade, podem ser realizadas tarefas bem mais complexas, como por exemplo permitir a atualização de FW através de uma conexão local via Bluetooth utilizando-se um celular, por exemplo, enquanto que a interface LoRaWAN fica reservada para a operação diária em baixo consumo e com distâncias muito maiores de alcance.

Também discutimos aqui a possibilidade de utilização de protocolos rodando sobre a mesma interface de rádio.

Estas possibilidades elevam o valor de uma solução de IoT para o cliente final ao mesmo tempo em que dão recursos ao projetista para ampliar seu repertório ao resolver soluções de campo.

Faça download do manual complementar abaixo, que ensina como criar rapidamente uma solução com conectividade multiprotocolo Bluetooth e LoRaWAN utilizando-se placas de desenvolvimento da Silicon Labs e da Semtech interconectadas e combinadas com o recentemente lançado stack LoRaWAN.

Solução Bluetooth Comunicando com a Rede LoRaWAN

Preencha o formulário abaixo que enviaremos o manual para o seu e-mail:

Cópia de UM MUNDO MAIS LIMPO É POSSÍVEL COM ACACABOU (1)

Inscreva-se até 15/12 no Desafio COFIP

O Parque Tecnológico de Santo André, por meio do Hub de Inovação, lançou o desafio, o “Cofip Challenge – Processos químicos inteligentes e mais sustentáveis”.

A iniciativa conta com 5 desafios relacionados à transformação digital aplicada a processos químicos e suas operações. Através do desafio #4 os participantes poderam desenvolver aplicações de Big Data, Analytics e IoT às atividades de verificação em Campo.

O Cofip Challenge é realizado juntamente com o Comitê de Fomento Industrial do Polo do Grande ABC (Cofip ABC), as universidades, empresas e startups terão a oportunidade de ajudar a contribuir com a evolução dos procedimentos e das tecnologias aplicadas a processos químicos no Polo Petroquímico do Grande ABC.

As inscrições podem ser realizadas até o dia 15 de dezembro de 2021 através do link: https://bit.ly/CofipChallenge

Confira mais informações sobre o Desafio no PDF abaixo:

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UNIFEI adota solução LoRa para gestão do consumo de água

Para fazer a gestão do consumo de água a Universidade Federal de Itajuba (UNIFEI), em Minas Gerais, adotou uma solução LoRa para monitorar cerca de 50 hidrômetros dentro do campus. A medida faz parte de um conjunto de ações sustentáveis para reduzir o alto consumo da universidade.

O desafio

Uma das primeiras medidas foi identificar e analisar a possibilidade de uso de poço artesiano para substituir o consumo de água abastecido pela concessionária local. Com a perfuração foi encontrado um poço capaz de fornecer o recurso para todo o campus. Apesar da abundância, ainda havia a preocupação com a sustentabilidade ambiental, por isso, ainda se fez necessário buscar soluções para evitar o desperdício de água.

O professor José Alberto lembra que, com todo o sistema de abastecimento instalado, havia dúvidas de como fazer a gestão de 50 hidrômetros. “Umas das primeiras alternativas seria utilizar a rede de internet através de equipamentos wireless, no entanto, logo se mostrou inviável passar cabos em 50 locais diferentes, em alguns pontos teria que abrir a rua”, comentou.

Solução LoRa

Após um período de avaliação os pesquisadores optaram por utilizar uma solução de comunicação LoRaWAN®. Por meio de uma licitação pública, a UNIFEI adquiriu o Contador para Leitura de Água da Khomp.

O Contador IoT faz leituras automatizadas e detecta vazamentos de forma precisa. Acoplado a hidrômetros o dispositivo inteligente consegue, dependendo do modelo do hidrômetro, monitorar o consumo, constatar o sentido do fluxo (direto ou inverso) e enviar todos os dados coletados sem a necessidade de qualquer fiação. Outro diferencial do dispositivo é o seu sensor “tamper”, que gera um evento sempre que o case for aberto, gerando proteção extra contra possíveis fraudes.

Teste dos dispositivos

Ao fazer as primeiras instalações dos dispositivos, curiosamente, o professor José Alberto tinha dúvidas se os aparelhos seriam capazes de superar as barreiras físicas do local e emitir os dados para a rede.

“O hidrômetro está em um local, que eu pensei: esse sinal não vai sair daqui de dentro. Ele está lacrado na base de um prédio com paredes grossas, a torre que recebe o sinal está a 3 km de distância. Mas quando eu cheguei em casa já estava recebendo os dados de cada dispositivo”, comemorou o professor.

Com o resultado positivo sobre o monitoramento do consumo de água, a UNIFEI deve iniciar a camada de aplicação, onde será feita a gestão dos dados sobre o recurso hídrico.

“A tecnologia LoRa está abrindo uma oportunidade para gente medir o que sequer imaginamos. Quando a gente iria imaginar ter informação a cada hora de 50 hidrômetros da universidade? Então nós temos que sair da caixinha, começar a pensar em coisas que nós nem imaginávamos que seria possível” concluiu o professor José Alberto.

A Universidade Federal de Itajubá é parceira do Centro de Referência em Internet das Coisas, INOVAi. Se você é do ecossistema de Itajubá e região, e tem interesse em desenvolver projetos de IoT com a tecnologia de Rede Neutra IoT LoRaWAN da American Tower, acesse inovai.org.br para saber mais!

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Centro de Operações Rio é um inovador hub para cidades inteligentes

A cidade do Rio de Janeiro possui um dos maiores complexos de monitoramento de eventos do mundo. O Centro de Operações Rio (COR) monitora a cidade 24 horas por dia, sete dias por semana com o objetivo de antecipar soluções e minimizar o impacto de ocorrências urgentes na cidade, como fortes chuvas, deslizamentos e acidentes de trânsito. Na sede do COR, 30 órgãos trabalham de maneira integrada. São secretarias municipais, estaduais e concessionárias de serviços públicos.

Este hub de inovação integra a iniciativa IoT Labs, plataforma onde empresas parceiras interagem, testam e entendem fim a fim as aplicações IoT utilizando a Rede Neutra ATC LoRaWAN®. A iniciativa promovida pela American Tower reúne dezenas de empresas parceiras do ecossistema, centros universitários, institutos de P&D e centros de fomento e aceleração de empresas e startups que possuem grande conhecimento em IoT LoRaWAN®.

No moderno prédio de quatro pavimentos trabalham 500 profissionais, em três turnos diários. Eles monitoram dados gerados por cerca de 800 câmeras e por 33 pluviômetros. Este trabalho é realizado na sala de controle, onde uma média de 50 controladores, por turno, pode trabalhar simultaneamente, acompanhando os dados gerados por um poderoso software.

O Geoportal é uma ferramenta com mais de 150 camadas de informação georreferenciadas que permite uma visão integrada e única dos dados fornecidos pelos principais órgãos envolvidos na rotina da cidade. Com a ferramenta, o COR acompanha informações de transporte, trânsito, meteorologia, índice pluviométrico, localização de escolas e hospitais e ocorrências que podem impactar na rotina do cidadão em um mapa inteligente.

Além dos pluviômetros, o COR também tem a disposição um radar meteorológico, instalado no Morro do Sumaré. Com alcance operacional de 140 km de raio, o equipamento monitora o deslocamento dos núcleos de chuva e em quais bairros eles atuam. O COR também mantém uma parceria importante com o aplicativo de trânsito mais usado no mundo. Com o apoio do Waze o Geoportal recebe informações sobre o trânsito em tempo integral. Os alertas que chegam direto do cidadão através do aplicativo torna mais rápida a tomada de decisão para acionamento de ativos e recursos públicos.

As informações mais relevantes para a população são compartilhadas por uma agência de comunicação gerenciada pelo COR. Os dados são disponibilizados nas redes sociais e no website do centro de operações, podendo alcançar mais de 7 milhões de perfis. Cerca de 100 relógios digitais espalhados pela cidade podem levar alertas em tempo real para quase um milhão de pessoas. O carioca também tem à disposição o app COR.Rio, que coloca na palma da mão dos usuários todas as informações citadas, além disso, através do app é possível relatar problemas que afetam a rotina da cidade. Atualmente, são mais de 200 mil usuários.

O COR é mais que um centro de operações. Com profissionais especialistas em infraestrutura de cidades e milhares de dados cooptados para um centro integrado, o COR também opera como um Hub de inovações integrando soluções para transformar o Rio de Janeiro em uma verdadeira cidade inteligente. Empresas de inovação tecnológica encontram no centro total apoio para implementar soluções inteligentes na cidade.

Através do programa Desafio COR, startups são atraídas para operar em parceria com o COR, tendo acesso a dados importantes para aplicação de soluções inteligentes, além da mentoria de especialistas com conhecimento profundo da cidade e seus principais desafios. Com isso, as necessidades de intervenção são solucionadas de maneira mais veloz, evitando burocracias que poderiam atrasar a aplicação do projeto.

“Estamos trabalhando para retomar o protagonismo do Rio de Janeiro no cenário de cidades inteligentes, recuperando algumas iniciativas e investindo em novos indicadores e metas inseridos nos planejamentos estratégicos da cidade e seguindo normas internacionais. O nosso objetivo é ver o Rio ocupando a posição de destaque no cenário nacional e internacional do ranking de cidades inteligentes. Isso impactará diretamente na vida dos cariocas, com melhores serviços e qualidade de vida”, destacou Bruno Ramos, CEO do Centro de Operações Rio.

Se você é do ecossistema do Rio de Janeiro e região, e tem interesse em desenvolver projetos de IoT, aproveitar o suporte técnico e a expertise do Centro de Operações Rios, além da tecnologia da Rede ATC LoRaWAN®, acesse cor.rio para saber mais!

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medidores de energia

Projeto quer integrar medidores de energia em áreas remotas à Rede LoRaWAN®

O Centro de Referência em Internet das Coisas, Instituto Mauá, trabalha em um projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) para conectar medidores de energia convencionais em áreas de difícil acesso à Rede LoRaWAN®. 

Segundo os pesquisadores, diversas unidades consumidoras se encontram dispersas na área de concessão, muitas delas em locais de difícil acesso e possuem faturas de energia de baixo valor. Assim, muitas vezes a relação custo/benefício de leitura e gerenciamento dessas unidades consumidoras é elevado devido aos deslocamentos, recursos e estrutura necessários para efetuar a leitura da medição e ações de corte/religa.

A comunicação do módulo LoRaWAN® com o medidor de energia pode ser realizada através da integração com o protocolo RS232 e por leitura óptica.

medidores de energia

O projeto foi dividido em 6 partes principais: avaliação de cenário atual e sua aplicabilidade, projeto de hardware eletrônico, prototipagem do dispositivo funcional, projeto do software embarcado, validação de entrega do produto e documentação com transferência tecnológica.

Se você é do ecossistema de São Caetano do Sul e região, e tem interesse em desenvolver projetos de IoT, aproveitar o suporte técnico e a expertise do Instituto Mauá de Tecnologia, além da tecnologia da Rede ATC LoRaWAN, acesse maua.br para saber mais!

Monitoramento da qualidade do ar interno

Solução COVID-19: Monitoramento da qualidade do ar interno para alunos em sala de aula

Desde o início da pandemia do coronavírus, uma boa ventilação é um fator importante na prevenção da propagação do vírus. O maior contribuinte para aumentar os níveis de dióxido de carbono em um espaço interno é a exalação das pessoas. Níveis mais altos de CO2 em um edifício são um indicador de ventilação insuficiente, o que aumenta o risco de propagação do vírus e causa uma variedade de problemas de saúde. Portanto, o monitoramento em tempo real do nível de CO2 ajuda a decidir se a ventilação está ruim, e para poder manter uma boa qualidade do ar. Para combater o COVID-19, a Milesight oferece uma solução LoRaWAN® de monitoramento da qualidade do ar interno.

Escolas em diferentes estágios educacionais podem enfrentar o mesmo problema de criar um ambiente interno melhor e mais seguro para alunos e professores. A Milesight está confiante ao fornecer certas soluções para enfrentar esses desafios.

Jardim de infância

Os alunos tendem a ter mais mobilidade ao longo do dia e grande parte do dia é passado perto do ou no chão. Os jovens alunos nessas salas de aula também são menos propensos a seguir as regras relativas a máscaras faciais, higiene das mãos e distanciamento físico. Para encorajar comportamentos preventivos, os professores podem aumentar a ventilação na sala de aula.

Primeiro grau

Os alunos das séries iniciais precisam de bastante ar fresco, para que eles possam atingir uma concentração média diária de CO2 durante os horários centrais. O sistema de ventilação controlada está tendo um efeito significativo sobre o desempenho geral dos ambientes destas salas de aula.

Segundo grau

A ventilação recomendada deve ser fornecida para limitar a concentração de dióxido de carbono em todos os espaços de ensino e aprendizagem. Esses ambientes densamente povoados significam que os alunos do ensino secundário estão expostos e ficam vulneráveis aos poluentes do ar muito mais do que quando estão ao ar livre. E o que é mais importante, eles podem sofrer exposição prolongada a altos níveis de CO2 e aumentar o risco de pegar o COVID-19.

Faculdade

A concentração de CO2 é o principal indicador da qualidade do ar interno e as altas concentrações são um sinal revelador de que o ar viciado não está sendo substituído com rapidez suficiente em relação aos níveis de ocupação da sala. O monitoramento da ventilação sempre foi considerado uma dificuldade a ser enfrentada. A solução de monitoramento da qualidade do ar interno LoRaWAN® visa ajudar a melhorar a ventilação da sala de aula e proteger os estudantes universitários desta doença infecciosa.

A solução COVID-19

Monitoramento da qualidade do ar interno

A solução COVID-19 consiste em hardware e software, incluindo end nodes, gateway e plataforma na nuvem:

    1. Coloque um gateway LoRaWAN® UG65 no topo do edifício para configurar uma rede LoRaWAN®, cobrindo toda a escola;
    2. Cloque um sensor de monitoramento de ambiente AM107 em cada sala de aula para detectar o nível de CO2;
    3. Conecte o controlador UC1114 LoRaWAN® com o painel de controle do sistema de ar-condicionado / ventilação para usar a saída de relé para liga-lo e desliga-lo;
    4. A Milesight IoT Cloud oferece monitoramento remoto, alerta e controle automático.

Lista de dispositivos

Cenário da solução COVID-19: controle automático de ar limpo

As concentrações de CO2 acima de 1000 ppm podem causar sensações de desconforto, como fadiga, perda de concentração ou dores de cabeça. Concentrações acima de 750 ppm podem causar rigidez e odores. Para o bem dos alunos e professores, uma vez que o AM107 detectar que as concentrações estão acima de 700 ppm, a Milesight IoT Cloud irá ligar automaticamente o ventilador, e irá desligá-lo após as concentrações caírem para 500 ppm, mantendo a qualidade do ar em condições adequadas e economizando energia.

Cenário da solução: aplicativos extras

O sensor de monitoramento de ambiente AM107 consiste de vários sensores inteligentes que detectam temperatura, umidade, movimento, luz, concentração de CO2, pressão barométrica e TVOC (uma medida da soma de todas as concentrações de compostos orgânicos voláteis existentes em uma amostra de ar). Combinado com o sistema de gatilho inteligente da Milesight IoT Cloud, o UC1114 pode usar o relé de forma inteligente para ligar e desligar equipamentos como lâmpadas, ventiladores e aparelhos de ar-condicionado. Em conclusão, a solução também pode ser usada para o controle inteligente de conforto de ar, iluminação inteligente, monitoramento de ocupação de sala e assim por diante.

Benefícios da solução COVID-19

1. Solução completa: Inclui end nodes, gateways e plataforma na nuvem;

2. Monitoramento, alerta e controle em tempo real: Obtém alerta e auto ventilação para manter boa qualidade do ar interno;

3. Reduz os riscos e melhora a qualidade do ar: Reduz a concentração do vírus, de pólen, de poeira e das concentrações de compostos orgânicos voláteis existentes em uma amostra de ar;

4. Alta capacidade de rede: Um gateway cobre uma área rural de 2 km2 ou uma área urbana de 15 km2 dando suporte a até 2000 sensores.

Fonte: Milesight IoT

Serie Centros de Referencia IoT Labs - IBTI - 1200 x 628

IBTI trabalha em plataforma Open Source de Internet das Coisas

Segundo dados da Cisco Annual Internet Report de 2020, a expectativa é que a Internet das Coisas (IoT) movimente cerca de US$ 19 trilhões até 2023. A América Latina será responsável por US$ 860 bilhões, enquanto o Brasil consumirá US$ 352 bilhões.

Assim, o mercado nacional de IoT segue crescendo em uma taxa média de 20% ao ano. Aproveitando esse cenário de crescimento constante e seguindo seu objetivo de trazer inovação para o país, o Instituto Brasília de Tecnologia e Inovação – IBTI, está desenvolvendo uma plataforma IoT exclusiva e, principalmente, adaptável a diversos dispositivos.

Criada com o padrão Open Source, para facilitar sua adoção e disseminação, a plataforma possui capacidade de armazenamento escalonável, suportando de uma pequena operação a uma produção empresarial completa o que resulta em um menor custo para o cliente.

Segundo o coordenador do projeto de desenvolvimento da Plataforma IoT do IBTI, Fábio Buiati, o selo de membro oficial LoRa Alliance que o Instituto possui facilita e vai de encontro com essa estratégia de transformar o local em um centro de referência nacional em Internet das Coisas e facilita a expansão da plataforma, “pois os clientes, fabricantes de dispositivos e os provedores de serviços em nuvem podem implementá-la facilmente e, dessa maneira, expandir seus produtos e soluções de IoT.”

A plataforma possibilita o rastreamento de ativos em tempo real ou o acesso a dados de posicionamento de acordo com a data desejada. Ela também é capacitada com um módulo Analytics, que mantém documentada todas as informações captadas, sendo possível visualizá-las de acordo com a preferência do cliente, seja com painéis, gráficos ou relatórios personalizados.

Quando se trata de IoT, a maior preocupação dos consumidores é a segurança e privacidade. Pensando em como solucionar o desafio, a plataforma IoT armazena os dados a partir de clusters distribuídos que garantem a sua integridade e disponibilidade, além de possuir todos os seus serviços protegidos seguindo os padrões de autenticação Auth2.

Para o desenvolvimento e testagem da sua plataforma, o IBTI, que é um dos Centros de Referência em Internet das Coisas parceiros do IoT Labs, utiliza a Infraestrutura de Rede LoRaWAN® da American Tower (ATC). Com o diferencial da tecnologia de rede ATC, o IBTI consegue aumentar a durabilidade da bateria e diminuir os custos de manutenção e operação das negociações envolvendo a sua plataforma IoT.

A INOVAi foi criada graças à parceria da Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI, Prefeitura Municipal, Secretaria de Desenvolvimento Econômico de Minas Gerais, Sindicato das Indústrias de Itajubá, Câmara dos Dirigentes Lojistas de Itajubá, Associação Comercial e Empresarial de Itajubá, Faculdade de Ciências Sociais Aplicadas de Itajubá.

O IBTI e a Internet das Coisas

O setor de IoT do IBTI é formado por Doutores, Mestres e Especialistas com ampla experiência em diversas áreas, como Tecnologia da Informação, Computação, Análise de Dados e Engenharia de Hardware e Software. O Instituto desenvolve e fornece dispositivos e sensores de hardware, bem como os adquire de empresas que projetam, para customizar de acordo com a necessidade prévia de clientes.

Conheça alguns diferenciais do Instituto de Ciência e Tecnologia que possibilitaram a criação e a diferenciação da plataforma:

  • Diversidade de dispositivos e sensores cadastrados e funcionando na plataforma, permitindo visualização e rápida implementação de qualquer solução de IoT;
  • Equipe de pesquisadores e desenvolvedores de hardware e software que utilizam a tecnologia mais adequada a necessidade do cliente, variando de soluções baseadas em LoRaWAN® e outras tecnologias de rede;
  • Preenchimento da lacuna entre a IoT e a TI tradicional, configuração e execução de infraestruturas de TI para IoT.

Se você é do ecossistema de Brasília e região, e tem interesse em desenvolver projetos de IoT, aproveitar o suporte técnico e a expertise do IBTI, além da tecnologia da Rede ATC LoRaWAN®, acesse ibti.org.br para saber mais!

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INOVAi

Com vocação tecnológica a INOVAi se torna Centro de Referência em IoT parceiro do IoT Labs

A Associação Itajubense de Inovação e Empreendedorismo – INOVAi é uma entidade criada pela parceria de instituições públicas e privadas para gerir, de forma colaborativa, ações e atividades de inovação e empreendedorismo na cidade.

Agora, a INOVAi integra a iniciativa IoT Labs como Centro de Referência em Internet das Coisas parceiro da plataforma que está viabilizando o acesso de tecnologias de IoT usando a rede neutra LoRaWAN® da American Tower para experimentar, interagir, testar e entender as aplicações fim a fim.

Sob o guarda-chuva da INOVAi estão 12 instituições e centros de pesquisa nas áreas de: energia, microeletrônica, automação, materiais, produção, metrologia, óptica, mecânica fina e eletrônica. Sendo que entre eles está o maior complexo de inovação nas áreas de eletroeletrônica. A Associação também gerencia incubadoras, mais de 100 startups, o parque tecnológico, coworkings e 10 FabLabs. Dentro do ecossistema estão 20 grupos de pesquisa e mais de 2 mil pesquisadores em mestrado e doutorado.

O Parque Científico-tecnológico de Itajubá é constituído de duas fases. A fase I possui uma área de cerca de 40.000 m², localizada na área do Campus da UNIFEI. Atualmente, a área abriga três centros de pesquisa nas áreas científico-tecnológicas de atuação do Parque, o prédio de uma incubadora (INCIT) que temporariamente funciona no prédio central da UNIFEI e o Núcleo de Educação a Distância. Com perspectiva de expansão, o parque prevê a fase II com construção de três prédios que abrigarão o Edifício Administrativo, Condomínio de Empresas e Centro de Manutenção e Apoio. E também a área do Laboratório Nacional de Astrofísica.

Sobre o seu gerenciamento diversos projetos com foco nas cidades inteligentes estão sendo desenvolvidos, destacando-se soluções de monitoramento de água, energia, segurança e rastreamento. 

Localização Estratégica

Localizada no sul de Minas, aos pés da Serra da Mantiqueira, Itajubá está a menos de 300 km das cidades de São Paulo e Rio de Janeiro. O município possui vocação tecnológica com indústrias, startups de inovação, faculdades, uma universidade federal e um parque tecnológico. É também neste campo que se concentra parte da base de emprego e renda da população.

A INOVAi foi criada graças à parceria da Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI, Prefeitura Municipal, Secretaria de Desenvolvimento Econômico de Minas Gerais, Sindicato das Indústrias de Itajubá, Câmara dos Dirigentes Lojistas de Itajubá, Associação Comercial e Empresarial de Itajubá, Faculdade de Ciências Sociais Aplicadas de Itajubá.

Se você é do ecossistema de Itajubá e região, e tem interesse em desenvolver projetos de IoT, aproveitar o suporte técnico e a expertise da INOVAi, além da tecnologia da Rede ATC LoRaWAN®, acesse inovai.org.br para saber mais!

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