NOTA TÉCNICA
Como a Internet das Coisas pode transformar a sua rede de água Luc Turner Industry Manager – Water & Wastewater Endress+Hauser Australia Pty Ltd
O setor da água passou por enormes mudanças nos últimos 20 anos. Para garantir que as fábricas e redes continuassem a funcionar com segurança, era normal ter uma grande equipa de operações para realizar tarefas demoradas, como medições manuais. Hoje, somos amplamente capazes de operar estações de tratamento de água remotamente, o que é uma vantagem para a produtividade, precisão e eficiência.
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Figura 1.
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aumento da população, a industrialização e as mudanças climáticas intensificam a escassez de água. Comunidades em todo o mundo têm uma necessidade urgente de serviços de água e saneamento (water and wastewater ou W/WW) seguros, confiáveis e acessíveis. A W/WW é uma indústria não cíclica: as autoridades continuarão a investir em atualizações enquanto a população aumentar e a infraestrutura envelhecer. Portanto, é fundamental aproveitar as soluções certas no momento certo para garantir que esses investimentos sejam eficazes na melhoria das operações e na justificação dos gastos de capital. Todos no setor de W/WW devem concentrar-se na Internet das Coisas (IoT) e em como ela pode melhorar as suas operações. A IoT conecta objetos digitais, como sensores e medidores de caudal à Internet, transformando-os em ativos “inteligentes” que podem comunicar com utilizadores e sistemas de aplicativos. Isso permite um controlo de processo mais eficiente e gestão de rede otimizada. As operações gerais de monitorização da água, que antes eram manuais e ineficientes, agora podem ser automatizadas, relatando continuamente seu próprio status em tempo real. Planear e implementar soluções de IoT em grande escala não é simples e há muitos aspetos a serem considerados. Uma solução IoT típica é composta de várias camadas, cada uma com os seus próprios desafios. A visualização mais bem aceite de uma solução de água IoT foi originalmente desenvolvida pelo fórum Smart Water Area Networks (SWAN). Consiste em 5 camadas distintas, incluindo: • Camada física (tubos, bombas, válvulas, entre outros); • Camada de sensor (instrumentação de processo);
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Camada de comunicação (armazenamento e transmissão de dados); Gestão e exibição de dados (ferramentas de visualização); Fusão e análise de dados (algoritmos preditivos e Inteligência Artificial).
Vamos primeiro considerar a camada de deteção – as principais ferramentas necessárias para controlar uma instalação ou rede de distribuição. Embora muitas vezes esquecido, sem dados precisos e fiáveis dos sensores de processo, a implementação de um sistema baseado em IoT é inútil. No entanto, os sistemas IoT em grande escala podem exigir a instalação de milhares de sensores e, portanto, os engenheiros serão naturalmente sensíveis aos custos do elemento sensor e da instalação geral. O consumo de energia dos elementos sensores também é importante, visto que a maioria das soluções de IoT em grande escala será alimentada por bateria. Encontrar um sensor de processo fiável, preciso e adequado para a finalidade é fundamental para o sucesso de um sistema baseado em IoT. A camada de comunicação é responsável pela transmissão segura de dados para as camadas superiores, onde a gestão e a análise de dados são realizados. Esta não é uma tarefa simples na Austrália, onde pode haver centenas de quilómetros entre locais de rede. É importante considerar as várias tecnologias de transmissão disponíveis e decidir qual seria a mais apropriada. Isso pode incluir redes de longa distância de baixa potência (LPWANs), celulares (3G/4G/5G), Wi-Fi, satélite ou uma mistura de tecnologias. Os principais fornecedores de rede da Austrália oferecem uma variedade de tecnologias para atender a muitos casos de uso. Assim que todos os desafios de deteção e comunicação são resolvidos, os dados são transportados para as camadas de visualização e análise. A visualização de dados pode consistir num sistema SCADA ou uma ferramenta de painel baseada em cloud. Deve ser lembrado que os aplicativos IoT podem gerar grandes quantidades de dados, por isso é importante estar ciente do volume de dados que serão transmitidos de hora em hora, diariamente ou mensalmente e ajustar o sistema para responder a requisitos específicos. A análise de dados refere-se à capacidade de processar dados, definir padrões e realizar previsões. Pode ser tão simples quanto exibir informações num formato fácil de ler ou tão avançado quanto usar Machine Learning e Inteligência Artificial (IA) para fazer previsões. Essas ferramentas tornam mais fácil para a equipa de gestão e os principais interessados entender as informações e comprovar o ROI. Existem várias maneiras pelas quais a IoT pode ajudar o setor de W/WW a melhorar a eficiência operacional e tomar decisões mais inteligentes para investimentos futuros. A seguir estão 5 dos casos de uso mais comuns e seus benefícios.