Uma arquitetura multinível para fusão de dados de monitoramento do consumo de energia elétrica a partir de redes de sensores sem fio

Abstract

Em cenários corporativos, o alto consumo de energia elétrica impacta a lucratividade e a qualidade dos produtos e serviços oferecidos. No setor industrial brasileiro, os gastos com energia elétrica podem chegar a 40% dos custos de produção. A utilização racional de energia, ou eficiência energética, torna-se um forte aliado das empresas, sobretudo no setor industrial. Contudo, a eficiência energética requer altos investimentos em automação industrial, que geralmente é invasiva em sua implantação e manutenção. Claramente, obter maior eficiência energética a custo acessível e com portabilidade e escalabilidade apresenta-se como um desafio. Nesse contexto, este trabalho propõe a utilização de redes de sensores sem fio (RSSF), não invasivas e de baixo custo, para monitoramento de equipamentos eletroeletrônicos residenciais ou industriais utilizando a abordagem de IoT (Internet of Things). Os dados coletados são fusionados através de uma arquitetura multinível de fusão de dados projetada neste trabalho, gerando assim informações com maior valor agregado (revelando, por exemplo, as principais grandezas elétricas inerentes à demanda e ao consumo de energia). Com o monitoramento contínuo e em tempo real é possível identificar falhas e tomar ações corretivas com mais rapidez, evitando desperdícios e gerando economia. As RSSFs foram implantadas em dois contextos distintos: um ambiente residencial, e um ambiente industrial. O estudo de caso realizado em ambiente doméstico focou na implementação de uma RSSF atrelada a uma geladeira, com vistas a monitorar o consumo de energia por um determinado período. O segundo estudo de caso foi desenvolvido em um ambiente industrial, com objetivo foi monitorar remotamente o consumo de energia de um equipamento denominado “extrusora”, em uma pequena indústria de plástico da região Metropolitana do Recife. Em ambos os casos, os resultados foram muito positivos. Além do grande valor gerencial dos resultados obtidos a partir da fusão dos dados, conseguimos também confirmar a escalabilidade e a independência de domínio da arquitetura de fusão proposta nesse trabalho, que foi utilizada em ambos os estudos de caso com pequenas alterações no hardware (mudança de transformadores de corrente, microcontroladores e o rádio).