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Título: Projeto de uma rede de internet das coisas para monitoramento e alerta de emergência em áreas de risco.
Título(s) alternativo(s): Project of an internet of things network for monitoring and alert in hazardous areas.
Autor(es): Meireles, Leonardo Vidigal
Orientador(es): Garcia, Luís Guilherme Uzeda
Rêgo Segundo, Alan Kardek
Cartaxo, Rodrigo José Ávila
Palavras-chave: Avaliação de riscos
Internet sem fio
Barragens e açudes
Deslizamento
Data do documento: 2018
Membros da banca: Garcia, Luís Guilherme Uzeda
Rêgo Segundo, Alan Kardek
Silva Júnior, Mário Cupertino da
Kakitari, Marcos Tomio
Vieira, Robson Domingos
Referência: MEIRELES, Leonardo Vidigal. Projeto de uma rede de internet das coisas para monitoramento e alerta de emergência em áreas de risco. 2018. 134 f. Dissertação (Mestrado em Instrumentação, Controle e Automação de Processos de Mineração) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2018.
Resumo: O presente trabalho apresenta uma metodologia para desenvolvimento de projetos de rede de longo alcance e baixo consumo de energia, baseado nas tecnologias de internet das coisas para aplicação em áreas de risco como: a jusante de barragens, deslizamento de encostas, alagamentos, áreas industriais, entre outras. Acidentes como os ocorridos na região serrana do Rio de Janeiro, em janeiro de 2011, e na barragem de Fundão da Samarco Mineração SA, em novembro de 2015, evidenciaram a fragilidade dos planos de emergência existentes, que em sua grande maioria não contemplam sistemas automatizados de alerta. Grandes desafios são encontrados por engenheiros durante o desenvolvimento de projetos de alerta de emergência, sendo que o sistema de comunicação sem fio é, sem dúvida, um dos grandes problemas enfrentados por estas equipes. Dessa forma, este trabalho visa estabelecer uma metodologia com as seguintes etapas: (i) definição dos requisitos do sistema; (ii) realização de estudo de possíveis tecnologias de rede de longo alcance e baixo consumo de energia compatíveis; (iii) comparação entre as tecnologias (com base nos requisitos definidos); (iv) seleção da tecnologia mais indicada; (v) simulação de propagação de RF na área de interesse; (vi) implantação do projeto piloto; e (vii) comparação dos resultados de cobertura de sinal em campo com as simulações realizadas. Para validação da metodologia, foi desenvolvido um estudo de caso na área urbana da cidade de Ouro Preto, onde um levantamento geológico realizado pelo Departamento de Engenharia Geotécnica da Universidade Federal de Ouro Preto apontou que grande parte do território possui classificação de risco de movimentação de massas com grau médio, alto ou muito alto. Além disso, a cidade está localizada em um vale a jusante da barragem do Marzagão, que possui um reservatório de 3,8 milhões de metros cúbicos de rejeito do processo de beneficiamento de bauxita. No projeto piloto, foi implantada uma rede ampla de longo alcance, (Long Range Wide Area Network – LoRaWAN), composta por duas células, de forma que toda a região de interesse fosse coberta. Os testes de campo com medição da intensidade do sinal de radiofrequência comprovaram a eficácia da rede em dez pontos definidos como prioritários. Uma análise que relaciona a intensidade do sinal, a distância dos pontos, a forma de visada e o ambiente de instalação também foi realizada, de forma a validar as características de alcance, poder de penetração e imunidade a ruído apresentada pela tecnologia LoRaWAN. Por fim, constatou-se que as tecnologias de internet das coisas têm plena capacidade de atender a aplicações voltadas ao gerenciamento de riscos, incluindo seu uso em sistemas de monitoramento e alerta de emergências.
Resumo em outra língua: This work presents a methodology to develop long-range and low power network projects, based on internet of things technologies for application in hazardous areas such as: downstream of dams, landslides, floods, industrial areas, among others. Accidents such as those occurred in the mountainous region of Rio de Janeiro in January 2011 and in the dam of Fundão of the Samarco Mineração SA in November 2015, highlighted the fragility of the emergency plans, which for the most part do not include automated alert systems. So, many challenges are found by engineers during the development of emergency alert projects, and the wireless communication system is undoubtedly one of the major problems faced by these teams. Thus, this work aims to establish a methodology with the following steps: (i) definition of system requirements; (ii) study of possible compatible long-range and low power network technologies; (iii) comparison of technologies (based on defined requirements); (iv) selection of the most appropriate technology; (v) simulation of RF propagation in the area of interest; (vi) implementation of the pilot project; and (vii) comparison of the signal coverage results in the field with the simulations performed. To validate the methodology, a case study was developed in the urban area of Ouro Preto city, where a geological survey conducted by Universidade Federal de Ouro Preto, indicated that about most part of the territory has medium, high or very high risk of landslip, besides being in a valley located downstream of the Marzagão dam, which has a reservoir with 3.8 million cubic meters of tailings. In the pilot project was implemented a LoRaWAN network composed of two cells, so that the whole region of interest was covered. The field tests with measurement of the radiofrequency signal intensity proved the effectiveness of the network in ten priority points. An analysis that related signal strength, distance of the points, line of sight and installation environment was also carried out in order to validate the characteristics of range, indoor signal and noise immunity presented by LoRaWAN technology. Finally, it was found that the internet of things technologies have full capacity to serve applications aimed at risk management, including their use in monitoring systems and emergency alert.
Descrição: Programa de Pós-Graduação em Instrumentação, Controle e Automação de Processos de Mineração. Departamento de Engenharia de Controle e Automação, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/10072
Licença: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 12/07/2018 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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