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Artigos - Sistema de monitoração
21/01/2014 02h12

 Artigos

 
 
Sistema de Monitoração e Aquisição de dados
de uma prensa via Rede de Celular 3G e NTIC’s
 
Os 28 requisitos de boas práticas de gestão de ativos físicos que podem ser aplicadas para diversos setores, incluindo geração de energia elétrica, óleo e gás, transporte
 
 

Disponibilizar plataformas de monitoração, supervisão e controle de dados on-line em máquinas e equipamentos em tempo real não é uma tarefa fácil [1]. Na estratégia de investimento, a escolha apropriada das tecnologias e dos meios de estabelecer essa comunicação na integração dos diversos equipamentos distribuídos em locais diferentes “remotos” é um fator importante para o sucesso dos dados que se queiram monitorar [2].

Este artigo mostra um sistema de monitoração e aquisição de dados de uma prensa através do desenvolvimento de uma plataforma utilizando diversos sensores, redes de celulares 3G e as Novas Tecnologias da Informação e Comunicação (NTIC’s) [3].

A Figura 01 apresenta o modelo de arquitetura proposta para a monitoração de uma prensa. O modelo de sistema para aquisição e monitoramento de dados remotos utilizando (NTIC’s) e sensores é composto por cinco elementos chaves do processo, sendo eles:

 

Figura 01 - Modelo de arquitetura proposta para a monitoração de prensa 
 
 

1. Máquinas Inteligentes e Sensores:

Composto por dispositivos e equipamentos que monitoram, controlam e medem algum tipo de atividade localmente. Podem existir vários sensores em um determinado local [4](Placas de aquisição de sinais, Controlador Lógico Programável – CLP, dentre outros). A figura 02 descreve um modelo de processo monitorado através de sensores.

 
Figura 02 - Funcionamento de um processo monitorado através de sensores 
 

2. Interface da Aplicação:

Interface entre os sensores e a rede de comunicação. Para aplicações remotas, refere-se à Unidade de Terminal Remota [5]. Podemos ainda definir que a Unidade de Terminal Remota, ilustrada na figura 03, é um dispositivo instalado em um local distante da central de controle que coleta dados e os codifica para um formato que seja passível de se transmitir e os envia a uma estação central ou estação mestre. Também recebe informações da estação central ou mestre de modo que possa atuar no sistema.  

 

Figura 03 - Funcionamento da Unidade Terminal Remota  

 

3. Base de Comunicação (Backbone)  

O sistema  pode ser por meios de comunicação de dados físicos ( linhas fixas de telefone, fibras ópticas, cabos elétricos/PLC) ou via Wireless (comunicação sem fio via rádios, satélites, etc.) que transmitem informações dos sensores através da interface da aplicação para um computador central de comando e um centro de controle[ 6]. Um exemplo de backbone de uma rede Celular 3G é apresentado na figura 04 a seguir.

 
Figura 04 - Backbone de rede Celular 3G
 

4. Sistema de transmissão e recepção para monitoração dos dados à distância

Diversos tipos de sistemas de comunicação podem ser utilizados, como exemplo, temos as Redes Telefônicas com Fio, Redes Celulares, Redes Sem Fio (Wireless), Comunicação via Satélite, Redes Power Line Communication (Redes para tráfegos de informações via rede elétrica), entre outras. Todos esses sistemas de transmissão e recepção de dados utilizam dispositivos de comunicação específicos com modems e seus protocolos apropriados para se efetuar a comunicação entre dois ou mais pontos conforme mostrado na figura 05.    

 

Figura 05 - Sitema de Transmissão e recepção para monitoração dos dados à distância COM e SEM fio

 

5. Centro de Controle e Comando

Este é o ponto central que recebe os dados transmitidos pelos sensores. É neste centro que são analisados os dados obtidos pelo sistema de aquisição e monitoração, e onde são tomadas todas as decisões para soluções de possíveis problemas nas monitorações de dados remotos.  

 

Através desses passos, os parâmetros na prensa são agora monitorados o tempo inteiro, conforme figura 4.

Todos os sensores medem e geram dados operacionais. Esses dados são coletados de forma contínua, gerenciados pelo software armazenado, e podem ser transferidos via rede 3G para o gestor desse equipamento. O controle e regulação da prensa são automatizados e, se ocorre um evento ou uma falha operacional, os dados são automaticamente transmitidos e recepcionados pelo sistema de monitoração. Todos os componentes e os dados operacionais do controle da prensa continuamente monitoradas e controlados remotamente agora são organizados de maneira que se possam extrair informações para melhorias técnicas e ou organizar a manutenção e reparação do equipamento para prevenção do dano.  

 

Para validação do sistema para aquisição e monitoramento de dados remotamente via rede de celular 3G, são mostradas algumas variáveis monitoradas:  

• Variável 01 = Temperatura – Em funcionamento, as prensas apresentam um aumento significativo da temperatura. O sistema em monitoração remota indica qual o grau em que se encontra. O monitoramento remoto com a aquisição de dados é realizado em intervalos correspondente a mudança de temperatura.

 

• Variável 02 = Deslocamento, força e energia – Este sistema vários sensores que tem por função mostrar parâmetros de força, tensão e energia. Se o sistema receber um dado informando, ele mesmo poderá tomar uma decisão, caso necessário, sem a interferência do operador.  

A aplicação do sistema apresentado para a aquisição e monitoração remota via rede de Celular 3G pode ser usada para identificar problemas com componentes das prensas, auxiliar na resolução de problemas e até mesmo preveni-los, bem como disponibilizar diversos relatórios para diagnósticos via WEB e até mesmo através de um aparelho Celular. O controle e regulação da prensa são automatizados e, se ocorre um evento ou uma falha operacional, os dados são automaticamente transmitidos e recepcionados pelo sistema de monitoração, o qual toma a decisão de enviar um sms (short message service) ou encaminhar tais informações às mídias sociais cadastradas na WEB para que a rede de relacionamento receba as informações e trate-as de maneira a melhorar a qualidade do processo monitorado.    

Conclusões

No caminho de continuidade da evolução do estado da arte da aquisição e monitoração de dados remotos, entende- se que deve existir o alinhamento das melhores práticas do campo de conhecimento com as lacunas identificadas na observação do mercado. Defende-se uma estratégia de desenvolvimento e aplicação de tecnologia nacional em toda amplitude do problema, com ações cooperadas entre centros de pesquisa, universidades, empresas de base tecnológicas no mercado brasileiro.

Vale ainda salientar que um bom sistema de aquisição e monitoração de dados remotos pode ajudar o supervisor/ gestor de manutenção a planejar eficientemente uma parada programada (eliminar alguns testes, detectar áreas com probabilidade de falhas, tanto mecânica quanto elétrica, de pessoal, manutenção, comprar materiais necessários com antecedência, distribuir recursos humanos, etc.).

Conclui-se então, que este modelo de sistema poderá fornecer informações que possibilitam o ajuste fino das partes mecânicas e um desempenho otimizado de modo a minimizar stress e evitar o envelhecimento prematuro dos componentes monitorados, facilitando a análise de comportamento dos componentes, evitando excesso de partes e ou peças de reserva.  

Referências

 

[1] GRUBER, V. Modelo de Sistema para Aquisição e Monitoração de Dados Remotos utilizando Sensores e Redes Celulares 3G aplicado em um Pequeno Aerogerador. 2010. 115 f. Tese (3) - Curso de Pós-graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e de Materiais – PPGE3M, Departamento de Metalurgia – PPGE3M, Universidade Federal do Rio Grande de Sul/UFRGS, Porto Alegre, 2010.

[2] GASPARINI, A. F. L. et al. Redes Metropolitanas e de Longa Distância: MAN, Campus e WAN Backbone Designer. 2ª. Ed. São Paulo: Editora Érica, 2002. ISBN 85-7194-636-1.

[3] SILVA, J. B., ALVES, J. B. M., GIRALDI, M. A utilização experimentação remota como suporte a ambientes colaborativos de aprendizagem. In: ICBL – International Conference, 2008, Florianópolis-SC.

[4] THOMAZINI, D. A. e PEDRO U. B. Sensores Industriais – Fundamentos e Aplicações. 1ª Edição. 224 pág. Editora Érica. São Paulo. 2005. ISBN: 8536500719. ISBN- 13: 9788536500713.

[5] OGATA K. Engenharia de Controle Moderno (em português) 4ª. Edição. Editora Prentice Hall Brasil. 2003. ISBN: 8587918230. ISBN-13: 9788587918239.

[6] LEE, V.; SCHNEIDER, H.; SCHELL, R. Aplicações Móveis: arquitetura, projeto e desenvolvimento. São Paulo. Makron Books. 2005.  

 

Autores  

Vilson Gruber

Professor/pesquisador da Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC, onde desenvolve projetos de pesquisa e extensão e coordena o Curso de Tecnologia da Informação e Comunicação. Atua nos seguintes temas: Projetos de Monitoração e Aquisição de Dados aplicados à Indústria, Sistemas de Telecomunicações Fixo e Móvel, Energias Renováveis, Tecnologias aplicadas a Educação, Gerência de projetos.

vilsongruber@msn.com

Lirio Schaeffer

Professor/pesquisador da Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS.

Roderval Marcelino

Professor/pesquisador da Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC.

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