Trabalho de Conclusão de Curso
Proposta de solução baseada em redes de sensores sem fio para o monitoramento remoto periódico dos parâmetros físico-químicos da água ao longo de uma bacia hidrográfica
Registro en:
RICHA, César Huegel. Proposta de solução baseada em redes de sensores
sem fio para o monitoramento remoto periódico dos
parâmetros físico-químicos da água ao longo de uma
bacia hidrográfica . 114 p. 2016. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Computação) – Universidade Federal do Pampa, Campus Bagé, Bagé, 2016.
Autor
Richa, César Huegel
Institución
Resumen
Water resources have been impacted in recent times due to several factors, especially
by population growth and industrial expansion. These impacts lead to the degradation
of water resources and, consequently, there is a decrease in health and quality of life of
urban citizens. According to the NationalWater Resources Policy (NWRP), management
of water resources is distributed in watersheds based on Water Resources Plans. Such
plans aim to support and guide NWRP’s implementation, containing a minimal content
that includes goals related to water quality. Taken the information on the water quality
as essential for the correct diagnosis and efficient management of water resources, an
effective monitoring of physical-chemical parameters of water along a river basin is
fundamental. In this context, systems based on Wireless Sensor Networks (WSN)
appears as a potential solution to perform remote periodic monitoring of these water
parameters at points of interest. However, for the solution to be suitable, scalable and
cost-effective, its planning should take into account application singularities and also the
characteristics of the scenario. From these premises, this work presents a solution both
for the planning and implementation of a WSN focusing on the choice of elements and
their positioning. The solution presented consists of an innovative planning method of a
WSN adjusted to monitor the characteristics of a river basin, as well as the sensor nodes
issues regarding to the adaptation process needed for the coupling of sensing elements
with some special electrical characteristics. The preliminary experimental evaluation of
the solution, conducted using GIS software, is presented in details, including relevant
results as it was able to identify installation points for the interconnection elements with
a great potential of successful operation, which will be able to significantly reduce the
costs of in loco surveys. More precisely, the evaluation methodology produced relevant
results, particularly regarding to the optimization of the final solution, which was able
to minimize the amount of network elements and the structures in terms of quantity and
elevation of the antennas. Finally, it was possible to present results on the integration of
a resistive analog sensor to the commercial sensor node, chosen as a proof of concept to
evaluate the feasibility and coupling difficulty of a generic sensor element to the sensor
node manufactured by Digi. Os recursos hídricos têm sofrido impactos nos últimos tempos em função de diversos
fatores, com destaque para o crescimento populacional e a expansão industrial. Estes
impactos levam à degradação dos recursos hídricos e, como consequência, ocorre o
decréscimo na saúde e na qualidade de vida dos habitantes urbanos. A gestão dos recursos
hídricos, segundo a Política Nacional de Recursos Hídricos (PNRH), é distribuída em
bacias hidrográficas e os planos diretores, instituídos por esta política, visam fundamentar
e orientar sua implementação, contendo conteúdos mínimos, dentre os quais estão metas
relacionadas à qualidade da água. Neste contexto, uma solução baseada em Redes de
Sensores Sem Fio (RSSF), capaz de realizar o monitoramento remoto periódico dos
referidos parâmetros da água em pontos de interesse, se apresenta como ferramenta
de significativo potencial. Entretanto, para que a solução seja adequada, escalável
e custo-efetiva, o seu planejamento deve levar em consideração as características da
tecnologia e do cenário de aplicação. A partir destas premissas, este trabalho apresenta
uma solução para o planejamento e implementação de uma RSSF, incorporada a um
Sistema de Informação Geográfica (SIG), com foco na escolha dos elementos e do
seu posicionamento, amparada por um método inovador de planejamento (planning)
da RSSF ajustada às características do monitoramento em uma bacia hidrográfica, bem
como na análise de viabilidade de adaptação de nós sensores com elementos sensores
de características elétricas de acoplamento similares às necessárias para a aplicação.
A avaliação experimental da solução, realizada com auxílio de ferramentas SIG, é
apresentada em detalhes, incluindo resultados relevantes, tendo em vista que permitiu a
identificação de pontos de instalação dos elementos de interconexão com grande potencial
de operação, reduzindo os custos com survey in loco. Mais precisamente, a metodologia
de avaliação adotada produziu resultados relevantes, em especial no que se refere à
otimização da solução final, com a minimização do número de elementos da rede e
da quantidade de estruturas em termos de quantidade e elevação das antenas. Por fim,
apresenta-se a integração dos componentes da solução e os resultados sobre a integração
de um sensor resistivo a um nó sensor comercial, utilizado como prova de conceito para
avaliação da viabilidade e dificuldade de acoplamento de um elemento sensor genérico ao
nó sensor fabricado pela Digi.