Monitoramento e medição de água em um campus inteligente com plataformas de IoT

Abstract

A escassez de recursos hídricos é uma realidade que assola diversos países no mundo e tende a se agravar nos próximos anos em virtude do crescimento populacional, das mudanças climáticas e da má gestão dos sistemas de distribuição de água, principalmente em países subdesenvolvidos, no qual os índices de perdas de água potável nesses sistemas são alarmantes. No Brasil, dados do Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS) informam que o indicador médio de perda de água potável não contabilizada ou perdida na distribuição em 2021 chegou ao impactante índice de 40,14%, ou seja, a cada 100 litros de água tratada, mais de 40 litros são desperdiçados ao longo do sistema de distribuição de água. Uma saída para melhorar a gestão dos recursos hídricos e reduzir indicadores de perdas em sistemas de distribuição de água está em soluções IoT (Internet of Things) de sistemas de monitoramento e “medição inteligente de gua” (Smart Water Metering), no qual medidores inteligentes de água (Smart Water Meters) permitem o monitoramento e a medição em tempo real de diversos parâmetros do sistema, como por exemplo: pressão, vazão e qualidade da água, como também possibilitam o acionamento de válvulas e bombas hidráulicas de forma remota e automática. Com isso, o uso de soluções IoT vem ganhando cada vez mais destaque e popularidade tanto no âmbito comercial quanto no âmbito acadêmico, no qual as universidades desempenham um papel fundamental na busca por novas soluções e desenvolvimento de aplicações inteligentes baseadas em tecnologias de IoT, em um processo que interconecta pessoas, serviços, processos e coisas, tornando as universidades em Campi Inteligentes. Nesse contexto, o presente trabalho apresenta os resultados de uma solução de medição inteligente de água, baseada em tecnologias de IoT de baixo custo, que foi implantada no Campus Campina Grande do IFPB, como um projeto piloto e uma iniciativa para torna-lo um campus inteligente (Smart Campus). O artefato desenvolvido se destaca pelo uso da tecnologia LoRa® e do middleware Dojot na camada de aplicação, em vez de soluções na nuvem, com uma comunicação bidirecional através do LoRa® gateway Dragino LG02. Ademais, foram realizadas adaptações de metodologias metrológicas estabelecidas em normas brasileiras vigentes para calibração do sensor de vazão do medidor inteligente de água desenvolvido, o cálculo do índice de desempenho do medidor e da incerteza da medição. Os resultados obtidos com a solução desenvolvida demonstram um índice de desempenho da medição de 97,83% e uma margem de erro de indicação menor do que ± 2 % para as faixas de vazão calibradas para o sensor de vazão (FS400A) utilizado. A comunicação LoRa® se mostrou estável com índice médio de indicador de intensidade do sinal recebido (RSSI) no gateway de -89 dBm e uma taxa de perda de pacote de 0,35%. O Dojot, embora seja uma solução relativamente nova no mercado, se comportou de forma satisfatória, dando indícios de que pode ser utilizada como uma ferramenta de produção em um futuro próximo, sendo uma opção viável para um campus inteligente.