O projeto de pesquisa que une IoT e Desenvolvimento Sustentável para um gerenciamento consciente dos recursos do IFS - Lagarto
O Morea - Desenvolvimento Sustentável aborda a escassez de água potável, agravada por mudanças climáticas e urbanização. A aplicação da Internet das Coisas (IoT) é explorada para monitorar o consumo de água do Instituto Federal de Sergipe, campus Lagarto, buscando estimar custos, controlar disponibilidade e facilitar a manutenção. O projeto utiliza sensores de vazão de água e um protótipo cuja estrutura física foi criada a partir de impressão 3D. O resultado alcançado demonstra a viabilidade de soluções sustentáveis e acessíveis para um consumo consciente de água em prédios públicos e privados.
A água potável é um bem valioso que merece atenção e cuidados para sua preservação. Entretanto, pesquisas feitas no ano de 2022, pela Organização Mundial da Saúde (OMS), Fundo das Nações Unidas para a Infância (UNICEF) e Banco Mundial, concluíram que 25% da população ainda não tem acesso a água potável. As mudanças climáticas acabam agravando a intensidade das secas e inundações, que causam a insegurança hídrica, interrompem o abastecimento de água e arrasam comunidades.
Em ambientes tais como prédios, pode-se observar que problemas estruturais são os principais causadores dos desperdícios de água: vazamentos invisíveis, problemas estruturais em caixas de alvenaria ou uso indevido da água.
Diante disso, destacam-se projetos para um uso mais sustentável da água, assim como de outros recursos cuja cadeia produtiva impactam diretamente no meio-ambiente, como a energia elétrica. Sendo assim, este artigo apresenta um protótipo que foi criado, com o objetivo de monitorar o consumo de água em diversos pontos do Instituto Federal de Sergipe - Campus Lagarto, utilizando tecnologias típicas do que se chama atualmente de Internet das Coisas (IoT - Internet of Things). Os principais benefícios do uso dessa abordagem seriam: (1) Estimativa de Custo; (2) Controle de Disponibilidade; (3) Manutenção (detecção de vazamentos e acionamento de reparos).
Os sensores de vazão, como os usados no protótipo, medem a quantidade de líquido que passa por uma tubulação em um determinado período. Esses sensores são essenciais para uma gestão eficiente dos recursos hídricos. Além do medidor de vazão e da tecnologia IoT, o protótipo utiliza modelagem 3D para criar uma estrutura física personalizada, permitindo a rápida prototipagem de componentes adequados a cenários específicos.
O dispositivo mote (abreviação do termo "mobile remote") é construído com ênfase na economia de recursos. Isso inclui a reutilização de caixas de tomada e a modelagem 3D para minimizar custos.
A transmissão de dados acontece através do protocolo HTTP, onde o mote envia, por meio do método GET, uma chave de segurança, os dados de coleta de consumo dos últimos 5 minutos e seu código de identificação. A coluna de “total coletado” é calculada pelo servidor. Após o envio dos dados, o Mote exibe uma mensagem de confirmação no display e volta a fazer as coletas.
Quanto ao processamento, escolheu-se uma abordagem eficiente e econômica. A implementação envolve uma VM - Virtual Machine - da AWS que recebe os dados, em um sistema operacional Ubuntu Server 22.04, equipada com 1 GB de RAM e 1 VCPU. Os dados são tratados usando o framework Django. Além disso, para gerenciar os dados recebidos, o Nginx é usado para o encaminhamento de requisições.
As principais tecnologias usadas para construção dos protótipos são: Esp32 NodeMCU, Sensor de consumo elétrico e Sensor de fluxo de água.
O ESP32 NodeMCU é uma placa de desenvolvimento baseada no módulo ESP32S WiFi, o qual é um componente eletrônico altamente tecnológico desenvolvido especialmente para conectar projetos robóticos.
O Sensor de Fluxo de Água YF-S201 possibilita medir o fluxo de água. Ele é instalado em linha com seu cano para medir a quantidade de água que circula por ele, enviando pulsos PWM.
A tela oled é um componente essencial do nosso protótipo, sendo utilizado para identificação dos dispositivos, visualização em tempo real do consumo acumulado e verificação se status de funcionamento.