A revolução da Internet das Coisas (Internet of Things ou IoT) forneceu à indústria a possibilidade de saber o estado de funcionamento das máquinas, insumos e processos. Através do monitoramento com dispositivos IoT, usando sensores e controladores, podemos saber como uma máquina está se comportando. Informações como temperatura, vibração, contagem de itens podem ser coletadas e monitoradas para análise.
Para itens estáticos, como máquinas e processos, isso já é suficiente. Mas existem outros tipos de processos e objetos sobre as quais precisamos saber não só dados de funcionamento, mas a localização. Para essa necessidade, novas tecnologias estão sendo aplicadas para determinar o posicionamento desses objetos dentro de ambientes fechados, especialmente na indústria.
Tecnologias tradicionais
Quando se fala em posicionamento, o mais comum é pensar em sistemas de posicionamento global, como o GPS ou o GLONASS, que operam através de sinais de satélites. Embora sejam sistemas com boa precisão, confiabilidade e que já estão consolidados no mercado, eles apresentam problemas quando usados em ambientes fechados, como uma fábrica, onde os sinais sofrem atenuação por conta de paredes e estruturas metálicas.
Essa atenuação dos sinais diminui a sua eficácia quando aplicados à indústria. Dessa forma, esses sistemas são mais aconselhados para uso externo, como na agroindústria ou no setor de transportes.
Em ambientes fechados, sistemas que usam rádio para calcular a posição de objetos necessitam de beacons — transceptores em posições fixas e conhecidas — espalhados pela planta. Como o uso de Wi-Fi já se tornou comum em ambientes industriais, ele também é a primeira opção para determinação de posição de objetos.
Os roteadores de Wi-Fi que já estão instalados e os dispositivos IoT podem utilizar indicador de intensidade de sinal recebido (Received Signal Strength Indicator – RSSI) de vários roteadores para determinar a sua posição. Sistemas como o Bluetooth e o Zigbee também podem usar o RSSI para localização de dispositivos IoT que já possuem essas tecnologias instaladas.
A solução por RSSI é relativamente simples de ser implementada, já que ele é um sinal disponível em todos os módulos de rádio disponíveis em dispositivos IoT. Como o nível de sinal recebido pelo dispositivo varia com a distância dos beacons de acordo com a equação de Friis, é possível determinar as distâncias e, por triangulação, calcular a posição do dispositivo.
Devido aos problemas de multi-percurso — sinais refletidos em obstáculos que também são recebidos pela antena — torna-se necessário o uso de algoritmos de correção para mitigar os efeitos destas interferências e melhorar a precisão da medida de posicionamento.
Novas tecnologias
Soluções de localização mais recentes usam os métodos de tempo de voo (Time of Flight – ToF) ou de diferenças de tempo de chegada (Time Difference of Arrival – TDoF). Em ambos os casos, a distância entre o beacon e o dispositivo é calculada pelo tempo que o sinal de rádio leva para chegar de um ponto a outro. No caso do ToF, é medido o tempo que o sinal leva para ir do dispositivo até o beacon e voltar.
O TDoA, por sua vez, é baseado em pacotes de dados. Como cada beacon está em um lugar diferente, as mensagens chegam em intervalos de tempo diferentes. A diferença de tempo entre as chegadas dos pacotes é usada para calcular a posição do dispositivo que as enviou.
Dispositivos IoT também podem receber sistemas de localização que não usam rádio. A miniaturização dos acelerômetros e giroscópios feitos com sistemas micromecânicos (MEMS), por exemplo, tornou possível a criação de unidades de localização inercial pequenas o suficiente para estas aplicações.
Nesse tipo de sistema, uma posição inicial é dada e o dispositivo calcula as demais a partir do seu deslocamento. Outra aplicação de MEMS em posicionamento é o uso de sensores de campo magnético que detectam variações no campo magnético terrestre a partir das estruturas metálicas em um galpão de fábrica, por exemplo.
Benefícios e aplicações
A implementação de dispositivos IoT em plantas industriais oferece uma série de benefícios, desde economia de tempo até melhoria no fluxo de materiais. Veja como essa tecnologia pode revolucionar a gestão de ativos:
- Localização Precisa de Equipamentos: Dispositivos IoT permitem que os técnicos localizem facilmente ferramentas e equipamentos, eliminando a necessidade de buscas extensas pela fábrica.
- Registro de Movimentação: Carrinhos e caixas de ferramentas inteligentes podem fornecer um registro de sua posição, facilitando a análise do uso dos equipamentos ao longo do tempo.
- Eficiência em Armazéns: Pallets inteligentes melhoram a gestão de estoque ao indicar corretamente sua localização, otimizando o trabalho de operadores e permitindo a análise de rotas para economia de recursos.
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O uso de dispositivos IoT com sistemas de localização aumentam o leque de possibilidades de melhorias nos processos da indústria. Estoques, ferramentas e outros equipamentos passam a informar e saber não só como estão, mas onde estão. Erros de posicionamento de itens, ferramentas fora do lugar, perda de material e outros problemas são detectados de forma mais rápida e os operadores economizam o tempo que gastariam os procurando.
Como sistemas de posicionamento global (como GPS ou GLONASS) não atendem às necessidades em ambientes fechados, novas tecnologias criam outras possibilidades de monitoramento e com diversos benefícios.
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