MONITORAMENTO REMOTO UTILIZANDO REDES DE SENSORES SEM
FIO*
Gustavo Vendrame Barbara (PIBIC/CNPq-UTFPR), Bruno Augusto Angélico
(Orientador), e-mail: [email protected], [email protected].
Universidade Tecnológica Federal do Paraná/Departamento de Engenharia
Elétrica/Cornélio Procópio, PR.
Engenharia Elétrica – Sensoriamento remoto
Palavras-chave: Rede(s) de sensor(es); Temperatura; Luminosidade.
RESUMO: As redes de sensores sem fio têm se mostrado uma ferramenta
eficaz para se obter dados de vários aspectos do meio, auxiliando assim em
um melhor entendimento de como se comportam algumas variáveis do meio
(temperatura, umidade, pressão, luminosidade, etc.) em determinado local.
Após coletar dados de algumas variáveis do meio (temperatura e
luminosidade), utilizando-se uma rede de sensores sem fio, observaram-se
algumas variações nos valores coletados e também que tais variações
estavam diretamente relacionadas a dois fatores muito importantes para
serem considerados em uma análise: o horário do dia, que está diretamente
relacionado à variação apresentada por um mesmo sensor em diferentes
horários do dia e a localização do sensor, que está diretamente relacionada
à variação apresentada entre os sensores em um mesmo momento do dia.
Introdução
propiciar ao pesquisador uma
melhor
análise
dos
dados
coletados.
Sendo
que
o
pesquisador pode transformar os
dados em tabelas ou gráficos para
propiciar um melhor entendimento
do que os dados indicam.
Os sensores são de grande
importância para diversas áreas,
pois podem coletar vários tipos de
informações, sendo que a maioria
das informações coletadas é
referente às variáveis do meio, ou
seja,
temperatura,
umidade,
Sabe-se
hoje
que
a
necessidade de monitoramento,
seja ele contínuo ou apenas por
algum tempo, é pervasiva. Vários
fatores devem ser monitorados e o
ser humano muitas vezes não
consegue ou não pode realizar tais
monitoramentos. Para realizá-los
usam-se as redes de sensores
sem fio, que são capazes de
coletar dados de um determinado
local e armazená-los, de modo a
* Artigo apresentado no XVII Seminário de Iniciação Científica e Tecnológica
(SICITE 2012)
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pressão, luminosidade, etc., porém
também podem ser coletadas
informações
que
não
são
referentes às variáveis do meio,
como é o caso do monitoramento
do tráfego, em que os sensores
monitoram
as
vias
e
estacionamentos. [1]
As redes de sensores sem fio
podem ser programadas para
diferentes tipos de monitoramento:
[2]
- Contínuo: Onde os dados
são coletados sem a
necessidade de solicitação;
- Iniciado pelo observador:
Onde o observador envia
uma
requisição,
os
sensores captam os dados
e os enviam para a estação
base;
- Orientado: Este tipo de
monitoramento é muito
importante na prevenção de
desastres, pois o sensor só
envia
uma
informação
quando ela for muito
diferente
das
demais,
fazendo assim com que o
programador perceba mais
rapidamente que algo está
ocorrendo fora do normal.
Inicialmente, antes que se
possa realizar o sensoriamento, é
necessário
conhecer
a
fundamentação teórica e diversos
softwares
e
ferramentas
normalmente utilizadas nesse
processo.
- Linguagem C: Linguagem
de
programação
muito
utilizada,
e
de
fácil
entendimento,
possibilitando
ao
programador maior poder
de programação; [3]
- Linux Ubuntu: software livre,
sistema
operacional
utilizado durante o trabalho;
[4]
- Gnuplot: Software livre que
gera bons gráficos, o que
permitiu no decorrer do
trabalho
um
melhor
entendimento dos dados
coletados pelos sensores;
[5]
- TinyOS:
Sistema
operacional
destinado
exclusivamente
para
o
gerenciamento das redes
de sensores sem fio.[6]
Este artigo tem por seu
objetivo principal apresentar os
resultados obtidos por meio do
sensoriamento de duas variáveis
do
meio
(temperatura
e
luminosidade), utilizando uma rede
de sensores sem fio, bem como
analisar
e
interpretar
tais
resultados.
Materiais e métodos
Os dispositivos que foram
utilizados no decorrer do trabalho
consistiam em motes modelo Iris,
e placas de sensores modelo
MDA100,
ambos
da
marca
Crossbow [7]. A princípio, teve-se
contato com tutoriais específicos
dos equipamentos, de modo que a
cada tutorial feito, maior era o
conhecimento adquirido para o
propósito final do trabalho, que era
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fazer com os sensores coletassem
os dados para posterior análise.
Para a coleta de dados foram
utilizados dois sensores (coleta de
dados de temperatura) ou três
sensores (coleta de dados de
luminosidade), sendo que os
dados
coletados
foram
armazenados no formato .txt e
convertidos em formato .csv, para
que se pudesse criar gráficos com
os dados obtidos para um melhor
entendimento desses.
Após o término dos tutoriais
estabelecidos pelo orientador,
pode-se
dar
início
ao
sensoriamento, ou seja, coleta de
dados. Assim, abaixo constam os
resultados
obtidos
pelo
sensoriamento, bem como a
análise desses dados.
Resultados e Discussão
valores coletados pelos sensores
em cada amostra em graus
Celsius.
Dados de temperatura:
Inicialmente foram coletados pelos
sensores dados da temperatura
ambiente. A figura 1 apresenta os
dados coletados pelos dois
sensores, em posições diferentes,
utilizados no procedimento. No
eixo das abscissas, consta o
número de amostras. A cada 1s
foram coletadas 10 amostras. No
eixo das ordenadas constam os
Figura 1 – Gráfico dos dados obtidos pelos dois sensores de temperatura (em ºC)
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Ao
analisar
o
gráfico,
observa-se que existem algumas
diferenças
nos
valores
de
temperatura apresentados pelos
dois sensores. Isso ocorreu devido
à localidade em que cada sensor
estava posicionado. Enquanto o
sensor 1 estava junto com a
basestation (que é o mote que
recebe as informações dos
sensores, e através de um cabo
USB conectado ao computador
repassa as informações para o
mesmo), o sensor 2 estava dentro
de um armário. Percebe-se que a
temperatura média do sensor 1
permanece aproximadamente 4º
mais baixa que a do sensor 2 e
também, que a variação de
temperatura do sensor 1 é bem
maior que
a
variação
de
temperatura do sensor 2. Percebese
que
tal
diferença
de
temperatura se deve ao fato de
que estando o sensor 1 junto a
basestation, um lugar em que
existe ventilação, possibilita uma
menor temperatura e também uma
maior variação de temperatura de
acordo com o horário do dia. Já o
sensor 2, que estava em um
armário fechado e sem ventilação,
mediu uma temperatura maior do
que o 1, porém com menor
variações. No entanto, a tendência
de variação em ambos os
sensores é a mesma.
Dados de Luminosidade: Após a
coleta dos dados de temperatura,
os dados de luminosidade foram
coletados. A figura 2 apresenta os
resultados
obtidos
pelo
monitoramento da intensidade
luminosa Três sensores foram
utilizados na coleta de dados.
Figura 2: Gráfico mostrando a variação de luminosidade dos três sensores de luminosidade.
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Observa-se que a diferença
entre os dados coletados pelos
sensores é muito grande. Essa
diferença deve-se novamente à
localização
dos
pontos
de
medição. O sensor 1 estava junto
com a basestation, sendo que
quase
não
ficava
exposto
diretamente à luz solar. O sensor 2
estava atrás da cortina acima do
armário e exposto à luz solar na
maioria do dia. Ainda, o sensor 3
estava sobre a mesa do lado
oposto ao computador utilizado no
projeto, sendo que este estava
exposto à luz do sol em alguns
momentos do dia.
No período noturno os
sensores não captaram nenhum
sinal de luminosidade, enquanto
que, no período do dia, os
sensores captaram uma variação
muito grande de luminosidade,
sendo que o sensor 1 coletou
menor variação de luminosidade,
pois não estava em contato direto
com a luz solar. Os sensores 2 e 3
coletaram maior variação. Verificase ainda que o sensor 2 ficou
maior tempo no período de luz,
enquanto o sensor 3 capturou uma
grande
luminosidade
apenas
quando os raios de luz estavam
incidindo diretamente sobre ele.
algumas conclusões a respeito das
redes de sensores sem fio e dos
dados coletados.
Apesar
de
terem
sido
apresentados
apenas
dados
coletados dentro de uma única
sala, as redes de sensores sem fio
podem ser utilizadas em larga
escala para monitoramento de
áreas de risco, indústria e na
prevenção de desastres.
A partir dos dados coletados
pelos sensores, percebe-se que
vários fatores interferem nas
medidas e, em alguns casos,
apresentam graus de correlação.
Por exemplo, as variações de
temperatura
medidas
estão
intimamente relacionadas com os
períodos do dia, devido à radiação
solar. O posicionamento e o
horário do dia influenciam nos
valores
de
luminosidade
e
temperatura obtidos. É essencial a
escolha de locais adequados para
se colocar os sensores, de acordo
com as informações a serem
coletadas.
E, por fim, pode-se destacar
que as redes de sensores sem fio
são cada vez mais utilizadas no
monitoramento de grandezas em
determinados ambientes onde a
passagem de cabos elétricos é
inviável
fisicamente
e/ou
economicamente.
Considerações Finais
Ao final das análises dos
resultados obtidos, tanto de
temperatura,
quanto
o
de
luminosidade, pode-se chegar a
Agradecimentos
Agradeço ao CNPq
concessão da bolsa.
pela
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Dissertação
(Mestrado
em
ciências)
–
Universidade
Tecnológica Federal do Paraná,
Curitiba, 2007.
[3] Kernighan, Brian W./ Ritchie,
Dennis M.. C: A linguagem de
programação. Rio de Janeiro:
Campus, 1973.
[4] Ubuntu-br. O que é Ubuntu?.
Disponível em: <www.ubuntubr.org/> Acessado em: 04/09/2011
às 16:00.
[5] Williams, Thomas / Kelley,
Colin. gnuplot 4.4. 2011.
[6] Tinyos – Home Page –
Disponível
em:
<http://www.tinyos.net/> Acessado
em: 28/01/2012 às 17:28.
[7]
Crossbow
Technology.
MTS/MDA Sensor Board Users
Manual. San Jose CA, 2006.
Referências
[1] Loureiro, Antonio A. F./
Nogueira, José Marcos S./ Ruiz,
Linnyer Beatrys/ Mini, Raquel
Aparecida de Freitas/ Nakamura,
Eduardo Freire/ Figueiredo, Carlos
Maurício Seródio. Redes de
sensores sem fio. XXI Simpósio
Brasileiro
de
Redes
de
Computadores, Belo Horizonte, p.
179–226.
Disponível
em:
<http://www.sensornet.dcc.ufmg.br
/pdf/179_Loureiro_Nogueira_Ruiz_
Mini_Nakamura_Figueiredo.pdf>
acessado em 07/09/2011 às
18:36.
[2] Brittes, Marisângela Pacheco.
Uma proposta para melhoria de
desempenho
do
protocolo
LEACH para RSSF. 2007. 90 f.
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