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1152-Artigo Final-5137-1-4-20221209
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2. Referencial Teórico
Para a realização do projeto, foram abordados os seguintes temas:
2.1. IoT
O conceito IoT ou internet das coisas, é o alicerce desse projeto. Sua definição, criada
por Kevin Ashton em 1999, é “uma rede aberta e abrangente de objetos inteligentes que
têm a capacidade de se auto-organizar, compartilhar informações, dados e recursos,
reagindo e agindo diante de situações e mudanças no ambiente”.
A ideia de um sistema com base em IoT tem por sua vez uma larga escala de
dados, diante de sistemas que coletam grandes informações, como a coleta de
informações através de sensores. Diante de toda essa informação o sistema toma uma
decisão dentro do que foi implementado no software. IoT está ligada eventualmente
com a interconexão digital de objetos cotidianos com a internet, que acaba sendo uma
rede de objetos físicos capaz de reunir e transmitir dados. (SAIKUMAR; REJI;
KISHORERAJA, 2017)
2.2. Qualidade do ar
A poluição atmosférica traz a mortalidade prematura com ampla gama de doenças, junto
a isso afeta a saúde da camada de ozônio, que nos protege dos raios UV, através de
partículas finas, com diâmetro menor que 2,5 micrômetros ou PM2,5.
Com base em cálculos feitos em 2010, há um número de 3,3 milhões de mortes
prematuras por ano no mundo todo por conta da poluição do ar, devido aos gases
PM2,5. Esse aumento dos poluentes vem através da geração de energia, tráfego,
agricultura, entre outros. A projeção com todo esse crescimento, mostra que o número
de mortes pode dobrar até 2050. (ARGÔLO, 2018)
Os parâmetros contemplados pela estrutura do índice utilizado pela CETESB
são, partículas inaláveis (MP10), partículas inaláveis finas (MP2,5), fumaça (FMC),
ozônio (O3), monóxido de carbono (CO), dióxido de nitrogênio (NO2), dióxido de
enxofre (SO2). (CETESB, 2022)
2.4. Arduino
Hoje em dia o Arduino é muito usado na programação de microcontroladores, devido a
sua facilidade de uso e configuração amigável.
O Arduino é uma plataforma de código aberto usada para construção e
programação de eletrônicos. Pode receber e enviar informações para a maioria dos
dispositivos, e até mesmo através da internet. Para comandar um dispositivo eletrônico
específico pode ser utilizado um arduino uno com software (C simplificado) para
programar as instruções desejadas.
Como qualquer microcontrolador um arduino é uma placa de circuito com chip
que pode ser programada para fazer um grande número de tarefas, ele envia
informações de o programa para o microcontrolador Arduino e finalmente para o
circuito específico ou máquina com múltiplos circuitos para executar o comando
específico. (BADAMASI, 2014)
3. Arquitetura do Projeto
A figura 3 exemplifica a abstração do projeto mostrando um fluxo constituído das
etapas de mensurar a quantidade de partículas dos gases medidos, gravar esses dados e
na sequência (Figuras 2 e 3) os casos de uso do protótipo, realizando as suas
funcionalidades e o método de mensurar a qualidade do ar.
Figura 3: Fluxograma conceitual do funcionamento do protótipo mostrando a
função de leitura de gases monitorados e armazenando-os em um cartão SD.
4. Prototipação do Dispositivo
Para o desenvolvimento e prototipação do dispositivo, foi utilizado o software Tinkercad
para verificar e levantar materiais que serão utilizados na produção, como demonstra a
Figura 6:
Figura 6: Esquema do protótipo no software Tinkercad e as peças utilizadas.
Após a análise das pesquisas e dos materiais levantados e dos estudos sobre o
funcionamento de cada sensor, foi possível construir o protótipo que atendesse a leitura
de gases, e, que fosse pequeno o bastante para ser colocado em qualquer local. Abaixo
segue a figura do protótipo e a descrição de que cada componente exerce no dispositivo:
Figura 7: Protótipo em arduino com sensores e gravador de cartão SD conectados.
Monóxido
Gases de Dióxido de Amônia Fumaça Acetona Metano
medidos Carbono Carbono
Monóxido
Gases de Dióxido de Amônia Fumaça Acetona Metano
medidos Carbono Carbono
Como o propósito do dispositivo é ser algo em que você possa levar para
qualquer lugar e realizar as medições, optamos por colocar o protótipo em uma caixa de
plástico, e, em sua parte superior, fixar os sensores de forma que não haja obstrução no
fluxo da corrente de ar.
O tempo máximo que o protótipo consegue se manter ligado é de
aproximadamente 10 minutos sem que a falta de energia interfira nos resultados da
leitura de cada sensor.
5. Testes do Protótipo
Diante da apresentação do projeto, desde a sua idealização, passando pela etapa
de construção, seguida de testes primários, foi realizado um teste oficial obtendo os
resultados descritos abaixo:
6. Conclusão
Com o intuito de informar a qualidade do ar em que estamos expostos e a ideia de
utilizar componentes eletrônicos junto a componentes IOT para a construção de um
dispositivo capaz de realizar essa medição de qualquer ambiente, seja interno ou
externo, visto que, alguns gases são altamente prejudiciais a nossa saúde se, em contato
direto e por longos períodos de exposição. Essa medição pode ser realizada por uma
simples placa Arduino e alguns sensores do tipo MQ, com isso a medição de qualquer
lugar se torna viável devido ao baixo custo e fácil produção.
Com base nisso, construímos uma solução que fosse capaz de atender esses
atributos descritos acima, realizamos a medição colunar em um bairro da zona norte de
São Paulo, para maior assertividade nos dados coletados, realizamos medições em dias
diferentes. Essas medições colunares foram feitas em alturas de 2 metros, 6 metros e 10
metros em uma residência. As medições foram realizadas ao longo do dia com um
intervalo de 10 segundos entre cada coletada dos dados, abaixo segue a média dos dados
coletados no cenário descrito o qual o protótipo foi utilizado.
Medição a 2 metros de altura:
2M
6M
10M
7. Referências
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