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-Monitora Cerrado+====== Monitora Cerrado ====== 
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 +===== Sistema de monitoramento climático distribuído ===== 
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 +**Resumo:** Esse artigo é fruto do projeto apresentado na Semana Nacional de Ciência e Tecnologia, projeto criado especificamente para a semana nacional de ciência e tecnologia 2011, **baseado no tema mudanças climáticas, desastres naturais e prevenções de riscos, 2011.** Este projeto tem embasamento no conceito de sistemas distribuídos, aplicando conceitos de Internet das Coisas – **“Internet of The Things”** para criação de uma rede de capitação de dados climáticos distribuída, utilizando pequenas estações feitas com o hardware livre Arduino. Os dados são enviados a um servidor central chamado de **Monitora Cerrado** rodando a aplicação **ThingSpeak** para a recebimento e manipulação desses eventos, possibilitando medições e aferições por regiões de acordo com a média das estações ali dispostas. 
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 +====== PALAVRAS-CHAVE ====== 
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 +Internet das coisas, sistemas distribuído, clima, Arduino, Semana Nacional, computação física. 
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 +====== 1. Introdução ====== 
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 +O conceito de internet das coisas – “Internet of the Things” – (IoT)[1] vem da ideia de colocar objetos para interagir e gerar informação através da rede de computadores, inicialmente esses dispositivos eram acessados por comunicação RFID[2], porém esse formato não possibilitava aos dispositivos terem uma identificação na rede, necessitando de um intermediário para fazer a comunicação dessas informações com a internet. Com o desenvolvimento da tecnologia tornou-se possível colocar esses dispositivos conectados direto à rede, fazendo uso de pequenos microcontroladores de baixo consumo energético e placas de redes especiais para esses dispositivos, e em outros casos, usando outras tecnologias de comunicação como as redes ZigBee[3] montando uma malha de comunicação entre esses objetos. 
 + 
 +No ano de 2011 o grupo Arduino Brasília tomou conhecimento do projeto “The Japan Disaster Project”[4], criado pelo hackerSpace de Tokyo, baseado no mesmo conceito de sistemas distribuídos e usando aparelhos ligados a internet das coisas para medir à quantidade de radiação nas áreas afetadas pelo terremoto e tsunami na costa nordeste do Japão em março de 2011, onde causou danos na usina nuclear de fukushima provocando assim liberação de radiação. Usando o mesmo conceito, o grupo Arduino Brasília, resolveu criar um projeto colaborativo para desenvolvimento de uma ferramenta deste tipo para ser apresentado na semana nacional de ciência e tecnologia de 2011, que tinha como tema “Mudanças climáticas, desastres naturais e prevenções de riscos”, projeto esse que foi batizado de Monitora Cerrado a sua parte de aplicação Web e de ClimaDuino, o hardware físico que faz as medições e coletas de dados como temperatura, umidade, pressão atmosférica dentre outras medições possíveis. 
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 +{{:projetos:climaduino:climaduino.jpg?direct|}} 
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 +**Figura -01 Tela da estação ClimaDuino** 
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 + Com o uso do microcontrolador Arduino, foi possível criar como se fossem pequenos terminais burros, capazes de processar pequenas quantidades de informação e enviá-las para um servidor central, capaz de processar e refinar essas informações, cada estação tem o seu próprio relógio interno para sincronizar com seus periféricos, o projeto é colaborativo e continua em desenvolvimento. 
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 +====== 2. Computação Física ======  
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 +Computação física é um serviço que pode ser oferecido através do uso de dispositivos físicos  é a junção de software e hardware para criar possibilidades de interação e medições do mundo real. Sendo assim dispositivos físicos podem gerar respostas a determinadas situações, fazendo uso de sensores para geração de dados. 
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 +Mesmo com essa definição ainda é insuficientemente para descrever os vários significados que a computação física pode ter, por ser uma área muito ampla e abrangente, por englobar outras áreas do conhecimento como a domótica, inteligência artificial, robótica e outras, e também por estar em áreas comuns como por exemplo: o sistema de tráfego aéreo, de automóveis, geolocalização a até mesmo automação de processos, sendo muito utilizada nos sistemas automotivos. Essa não é uma área simples de descrevê-la usando apenas um campo de atuação 
 + 
 +====== 3. Ferramentas da Computação Física ======  
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 +====== 3.1  Placas de controle ======  
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 +Normalmente quando falamos de sistemas de controle de automação temos como nome principal grandes empresas que desenvolvem equipamentos com uma arquitetura fechada e que só funcionam com um determinado software. Esses tipos de circuitos são específicos e projetados para a demanda do cliente e na maioria das vezes, fazem apenas o que está pré-programado a fazer, 0 sendo assim um circuito fechado. 
 + 
 +====== 3.2 Open hardware Arduino ======  
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 +O Arduino é um projeto open-source e “open-hardware” de prototipação de projetos eletrônicos baseados na plataforma de hardware e software com o uso de um micro controlador AVR flexível e de fácil acesso. É destinado a artistas, designers, hobbistas ou qualquer tipo de pessoa que se interesse em criar objetos ou ambientes interativos. 
 + 
 +O Arduino pode reconhecer o ambiente e receber as informações através de sensores como pode também estimular o ambiente controlando uma grande variedade de atuadores para o acionamento de luzes, motores e outros. 
 + 
 +O microcontrolador usado é o Atmega8/168/328 e é totalmente programável usando a linguagem Arduino baseada na linguagem (Wiring), que é uma customização da linguagem C/C++, também aceita código diretamente em C/C++. 
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 +O ambiente de programação é a Arduino IDE que é desenvolvida em Java, a IDE é usada para a programação do Arduino, mas também pode ser usada para a programação de outros circuitos, essa plataforma também pode ser usada para fazer a comunicação serial entre o Arduino e outros softwares que estejam instalados no computador. 
 + 
 +Existem diversas versões de Arduinos, algumas que podem até ser montadas à mão, como o Severino ou versões mais sofisticadas como a versão Mega que podem ser compradas em lojas de comércio eletrônico na internet. 
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 +{{:projetos:climaduino:arduinodiemicila.jpg?direct|}} 
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 +**Figura 02 - Arduino Diemícila** 
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 +====== 4. Estações ClimaDuino ======  
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 +As estações ClimaDuino, usam como hardware principal o Arduino, adicionado de um sensor de temperatura e umidade o DHT22, e uma placa de rede, que faz a comunicação entre a estação e o servidor central, localmente, cada estação pode, sendo adicionada outras funcionalidades, fazer o controle de automação residencial, agrícola, de monitoramento de ambientes e alarme. 
 + 
 +Também existe a possibilidade dessas estações transmitirem seus dados por outro canal de comunicação escolhido, que pode ser: escravo a um computador utilizando uma porta serial, bluetooth e rádio. Com a comunicação de rede, uma estação ClimaDuino se torna como se fosse um computador na rede e isso é feito, usando os modulos de rede ENC28J60 ou WIZ5100 ligado direto ao microcontrolador  para lhe fornecer a comunicação TCP/IP, também possível utilizar um dispositivo GSM/GPRS que faça a comunicação direto com a rede de transmissão, tornando esta estação uma estação móvel. 
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 +Por padrão, cada tipo de dado transmitido é padronizado em TAGs, exemplo: ID, TEMP, UMI, VEN e CHU, referentes respectivamente a: identificação, temperatura, umidade, vento e chuva. Esse é o padrão de envio das informações para o servidor central Monitora Cerrado. 
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 +Ao fim, cada estação funciona como um pequeno servidor, disponibilizando seus dados para a aplicação central e essa por meio das informações dessas estações pode fazer uma melhor aferição utilizando as médias das estação selecionadas por uma determinada região gerando dados reais e simultâneos. 
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 +====== 5. Servidor Monitora Cerrado ======  
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 +O servidor Monitora Cerrado, é uma aplicação WEB que utiliza a API de desenvolvimento de aplicações para internet das coisas ThingSpeak, com essa API é possível receber os dados das estações, reconhecendo cada TAG, e gerando gráficos tanto individuais, quanto por agrupamentos, assim existe a possibilidade de identificar a temperatura ou qualquer outro dado de uma cidade, de um bairro, de uma rua ou de uma determinada estação. 
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 +Os dados gerados pelo servidor podem ser colocados em um mapa para visualização, usando a API do Google Maps, para um refinamento das informações, cada estação tem um monitoramento no servidor, fazendo com que dados muito fora da média sejam emitidos alertas de verificação. 
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 +A aplicação Monitora Cerado, funciona tanto como cliente, ao receber as informações de cada estação, como servidor ao repassar essas informações de forma ordenada e organizada visualmente para usuários comuns. 
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 +Toda a parte de processamento é feito na aplicação servidora, ficando as estações ClimaDuino, apenas responsáveis em enviar as suas TAGs constantemente, não existe limites de TAGs por estações, ou no servidor, hoje o serviço está rodando nos servidores da Amazon, onde de acordo com a ampliação do projeto, pode se agregar mais recursos adaptando a real demanda. 
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 +{{ :projetos:climaduino:diagrama-de-rede-1024x724.jpg?direct |}} 
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 +**Figura -03 Diagrama de rede Monitora Cerrado** 
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 +====== 6. ClimaDuino e Internet das Coisas ======  
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 +Por meio da ferramenta ThingSpeak e sua API podemos receber os dados transmitidos pelas mini-estações meteorológicas, guardar em um banco de dados e exibir por meio de gráficos dinâmicos, transformando assim os dados puros em informações que podem ser utilizadas para diversos outros fins, também existe a possibilidade de enviar os dados para o Twitter ou utilizando junto ao Google Gauge (para maior referência visite:  http://community.thingspeak.com/documentation/
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 +Com uma rede de usuários que estejam colaborando podemos ter um panorama maior, verificando assim em tempo real a temperatura e umidade por estação específica ou fazendo a média por regiões definidas. 
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 +A documentação da ferramenta é bem completa e contém diversos tutoriais ensinando como integrar com JavaScript/Jquery, .NET/C#, Python, Ruby e etc, caso queira se aprofundar no assunto acesse o link: http://community.thingspeak.com/tutorials/
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 +Qualquer pessoa que busque entender o funcionamento do ThingSpeak pode acessar o link: https://github.com/iobridge/thingspeak e seguir as instruções para uma instalação local completa,cabe atentar que também existe a possibilidade de utilizar a ferramenta por meio do próprio site, porém neste caso existem algumas restrições quanto ao intervalo de tempo entre o envio de dados. 
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 +====== Gestores do projeto: ======  
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 +  * Jeronimo Avelar Filho 
 +  * Lucas Fragomeni 
 +  * Isaias Coelho 
 +  * Webert Oliveira 
 +  * Carlos Botelho 
 +  * Luiz Fellipe Ferreira 
 +  * Josuel Teles 
 +  
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 +====== Participantes do projeto: ======  
 + 
 +  * Cesar Vieira Dantas 
 +  * Eduardo Gonçalves 
 +  * Estevão Lucas 
 +  * Filipe Ribeiro Oliveira 
 +  * Hamilton Farias 
 +  * Izaias Cabral 
 +  * José Edil Guimarães de Medeiros 
 +  * Luiz Fellipe Ferreira 
 +  * Mário Nunes 
 +  * Marcelo Melo 
 +  * Marcelo Boá 
 +  * Paulo Soares 
 +  * Rafael Brasileiro 
 +  * Ricardo Roriz 
 +  * Vítor Augusto Mota 
 +  * Viviane Calasans 
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 +{{ :projetos:climaduino:snct01.jpg?direct |}} 
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 +{{ :projetos:climaduino:snct02.jpg?direct |}} 
 + 
 +{{ :projetos:climaduino:snct03.jpg?direct |}} 
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 +====== Sites de Referências ======  
 + 
 +Akiba. (13 de 04 de 2011). Tokyo Hackerspace NETRAD Geiger Shield. Acesso em 05 de 05 de 2012, disponível em Tokyo Hackerspace: http://www.tokyohackerspace.org/ja/project/tokyo-hackerspace-netrad-geiger-shield 
 + 
 +Anchises. (29 de 04 de 2011). Tokyo Hackerspace com a mão na massa. Acesso em 05 de 05 de 2012, disponível em AchissesLand: http://anchisesbr.blogspot.com.br/2011/04/cyber-cultura-software-livre_29.html 
 + 
 +Brasil, R. (s.d.). O que é RFID. Acesso em 05 de 05 de 2012, disponível em RFID Brasil: http://www.rfidbrasil.com/tecnologia-rfid/o-que-e-rfid.php 
 + 
 +Bruna Luisa, R. P. (s.d.). Tecnoligia ZigBee. Acesso em 05 de 05 de 2012, disponível em GTA UFRJ: http://www.gta.ufrj.br/grad/10_1/zigbee/index.html 
 + 
 +UFRJ. (2010). RFID. Acesso em 05 de 05 de 2012, disponível em GTA UFRJ: http://www.gta.ufrj.br/grad/07_1/rfid/RFID_arquivos/Index.htm 
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 +[1] Internet of the Things (IoT) é um  conceito de ter objetos ou coisas  conectados a internet, inicialmente usado apenas com tecnologias de RFID (Correia & Silveira, 2011). 
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 +[2] RFID é o uso da frequência de rádio para captura de dados de cartões ou targetas (UFRJ, 2010), (Brasil). 
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 +[3] ZigBee é rede disposta em  malha que dispõe de vários caminhos possíveis entre cada nó da rede para passagem da informação(Bruna Luisa). 
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 +[4]Noticias sobre hackerSpace (Anchises, 2011), (Akiba, 2011).
  
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projetos/climaduino/inicio.1414373838.txt.gz · Última modificação: 2014/10/27 05:37 (edição externa)