Redes de sensores sem fios: aplicações para supervisão e monitorização de infraestruturas
M
1. INTRODUÇÃO
de rede), em suma, serem nós inte-
uma massificação do mercado impul-
As Wireless Sensors Network (WSN), ou
ligentes (Wireless Smart Sensors Net
sionando bastante as redes WSN, co-
redes de sensors sem fios, podem ser
work, WSSN). Durante o processo
mo é exemplo a Internet das Coisas
descritas como nós de rede que detec-
de transmissão de dados, estes são
(Internet of Things, IoT ou a Internet of
tam e controlam cooperativamente
encaminhados por cada nó (tal como
Everything, IoE).
o ambiente envolvente, permitindo a
nas redes LAN ou Internet), sendo
interação entre pessoas ou máquinas
que cada nó pode acrescentar ou não
(computadores, sistemas com capaci-
informação, dependendo da relevân-
dade de processamento de dados) e o
cia dos dados. Os dados são recolhi-
2. ARQUITETURA DAS REDES DE SENSORES SEM FIOS
dos pela unidade central (gateway),
Os nós de rede, neste caso os nós sen-
As redes WSN constituem uma
sendo depois enviados pela Internet
sores (sensor node), são os elementos
tecnologia emergente, em que pe-
para os diversos sistemas de supervi-
principais de uma rede de sensores
quenos
denominados
são / monitorização (sistemas SCADA
sem fios (WSN). O hardware desse nó
nós, com sensores, são utilizados
ou CPS) dependendo da necessidade
sensor, geralmente é constituído por
com intuito de monitorizar áreas de
dos sistemas, ver Figura 1.
Luís Pires INETE – Instituto de Educação Técnica lpires@inete.net
ambiente circundante.
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artigo científico
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dispositivos,
A grande massificação das tecno-
ção / potência e gestão do sistema de
oceanos, desertos, vulcões, florestas,
logias, nomeadamente dos sistemas e
alimentação / potência, elemento ou
áreas industriais, infraestruturas, en-
microsistemas microcontrolados, dos
elementos sensores, microcontrola-
tre outros. As redes WSN são cada vez
sensores, dos atuadores e da própria
dor e / ou microprocessador e por fim
mais um tópico de enorme atividade
consistência da tecnologia, permitiu
um transrecetor (transceiver) rádio-
de investigação, principalmente de-
uma redução considerável dos custos
-frequência (RF), ver Figura 2.
vido aos avanços nas tecnologias de
deste hardware; assim, o custo de uma
O módulo de potência deve ter a
microchips. Apontadas como uma das
rede WSN reduziu drasticamente. Por
capacidade para disponibilizar toda
principais tecnologias do século XXI,
outro lado, os padrões / protocolos de
a potência necessária para os outros
estão a emergir em áreas de investi-
comunicação sem fios que suportam
módulos que constituem o nó sensor,
gação tão distintas como a saúde, a
a rede WSN, têm dado mais garantias
tendo para isso baterias, super-con-
psicologia, a prevenção de fogos, a
de fiabilidade e interoperabilidade,
densadores
segurança, qualquer tipo de infraes-
exemplo as redes: Zigbee, Wi-Fi, Wire-
podendo este módulo ainda fazer
trutura e as áreas militares. Este tipo
less Hart, Wi-Fi para a indústria (WIA-
“colheita” (harvesting) de energia do
de redes permite acompanhar, moni-
-PA), ANT, entre outras. Além disso,
ambiente, solar, vibração, temperatu-
torizar, estudar, compreender e atuar
com novas aplicações emergentes
ra ou vento. O módulo de sensor é o
sobre um determinado fenómeno ou
para as redes WSN para ambientes
elemento que permite interpretar a
acontecimento.
industriais e domésticos, provocará
ou as grandezas físicas do ambiente
As WSN atualmente incluem, para além de sensores, atuadores, gateways (entidade central com interface para Internet, para supervisão/monitorização, para manutenção, entre outros) e cliente final (utilizadores do sistema). Os nós de redes devem Manutenção 135, 4.o Trimestre de 2017
quatro partes: sistema de alimenta-
difícil acesso ou inóspitas, tais como
ter capacidade de processamento de dados. Para além da aquisição e tratamento dos mesmos, devem ainda possuir capacidade para cooperação com outros nós de rede no sentido de partilha de tarefas e aferição de resultados (dependendo dos algoritmos implementados em cada nós
Figura 1. Exemplo de um WSN.
para
armazenamento,