Cristiana Andrade
Segundo o professor do Departamento de Ciência da Computação da UFMG (DCC/UFMG), Luiz Filipe Menezes Vieira, a ideia era criar um dispositivo que ficasse dentro da água, captando informações e transmitindo os dados por meio de uma rede aquática sem fio. De acordo com ele, o projeto partiu de uma necessidade apontada por outro professor, Ricardo Motta Pinto Coelho, do Instituto de Ciências Biológicas da UFMG, que trabalha com aquacultura.
“Ele precisava de um sensor que pudesse monitorar a qualidade da água, a temperatura e o nível de oxigênio dos tanques onde são criados os peixes. Isso porque o material usado com esse objetivo é importado e caro. Se estraga, não há quem conserte, e a solução é comprar outro”, diz. O Laboratório de Gestão de Reservatórios da UFMG (LGAR/UFMG), coordenado por Coelho, estuda a qualidade da água de lagos e rios há três décadas.
Para as atividades do laboratório, a equipe do professor já adquiriu muitos modelos de sondas, produzidos por vários fabricantes. Nas últimas pesquisas desenvolvidas pelo LGAR, focadas em análises de grandes reservatórios, a demanda crescente forçou a equipe do laboratório a buscar sondas mais baratas e eficientes. “O LGAR nos contatou e encomendou um software e sistemas eletrônicos e mecânicos que, acoplados, pudessem ser usados para o desenvolvimento de uma plataforma de monitoramento aquático genuinamente brasileira”, diz Luiz Filipe. Para se ter ideia, uma sonda importada custa, em média, R$ 10 mil.
Segundo o professor, uma das inovações apresentadas pela sonda HydroNode é o fato de atuar como um nó sensor aquático e transmitir dados para outras sondas, formando uma internet aquática. Os dados podem chegar à internet convencional e ser acessados em qualquer lugar do mundo.
Diante de tudo isso, Vieira, que é doutor em ciência da computação pela Universidade da Califórnia (Ucla), queria aliar a praticidade à inovação tecnológica. “O nó sensor do sistema é um elemento computacional com capacidade de processamento, sensoriamento e comunicação. Desenvolvemos hardware, software, toda a parte eletrônica e o protocolo de comunicação. Usamos ainda uma fonte de energia simples, que pode ser a pilha, para fazer o sistema funcionar.” Os outros pesquisadores envolvidos na criação do sensor são Marcos Augusto Menezes Vieira, da área de redes e sistemas embarcados do DCC/UFMG; José Augusto Miranda Nacif, da área de sistemas embarcados e circuitos integrados da UFV, câmpus Florestal; e Alex Borges Vieira, da área de redes Par a Par da UFJF.
MODEM ACÚSTICO
Como os sensores ficam dentro da água, era necessário bolar algo que transmitisse os dados com um bom alcance, principalmente pela ausência de fios. “A rede normal de internet que usamos trabalha dentro das faixas de ondas eletromagnéticas de radiofrequência, o que, dentro d'água, teria um alcance mínimo. Buscamos um modem acústico, assim como a voz humana, que tivesse um alcance bem maior. Em conjunto com esse sistema, desenvolvemos ainda uma plataforma para fazer o controle de profundidade do nosso sensor, que permite controlar até onde a sonda vai, que é 30 metros”, acrescenta Vieira.
Batizada como HydroNode, a sonda tem um funcionamento relativamente simples, segundo o professor da UFMG: “Os nós sensores captam as informações e as transmitem para uma central. A sonda pode ser usada de três maneiras. Nas duas primeiras, o objeto é preso por meio de uma âncora fixada no solo do rio ou por uma boia-plataforma na superfície. Na última, ela é solta na água e se movimenta no leito do rio, lago ou tanque analisado, sendo coletada posteriormente.”
A HydroNode também pode ser usada na aquacultura, em plataformas de petróleo e em monitoramentos de reservatórios. “No caso da aquacultura, o monitoramento do oxigênio é extremamente importante para a criação de peixes. Já nas plataformas de petróleo, a HydroNote pode alertar sobre vazamentos, evitando contaminações e desastres ambientais”, conclui Luiz Filipe. A parte de eletrônica, montagem das placas, solda de componentes, software e desenvolvimento dos protocolos ficou a cargo dos pesquisadores do DCC/UFMG, da UFJF e da UFV. Já a estrutura física da sonda foi montada por prestadores de serviço.
O protótipo está pronto, mas ainda não tem a proposta comercial desenvolvida, nem calculado qual seria seu valor. Dentro da própria UFMG, os cientistas podem pedir seu licenciamento via Coordenadoria de Transferência e Inovação Tecnológica (CTIT), órgão da universidade que atua na gestão do conhecimento científico e tecnológico. O projeto contou com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (Fapemig) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
Conforme Luiz Filipe, depois de toda a construção desse conhecimento, ainda há muito a ser feito. “Dentro dessa pesquisa, podemos melhorar o protocolo de comunicação, deixar a sonda operando remotamente sem ter de trocar a bateria, firmar a parceria comercial para produzir a sonda para o mercado, conversar com outras empresas que têm algum tipo de sensor que possa ser melhorado.”
Copasa mostra interesse por tecnologia
Consultada sobre a importância de pesquisas nesse sentido, a Companhia de Abastecimento de Água do Estado de Minas Gerais (Copasa) informou que tem grande interesse em ampliar o uso desses sensores em função da sua aplicabilidade, fornecimento de informações em tempo real e, consequentemente, evitar o envio de um número grande de análises para os laboratórios.
“Todo investimento e pesquisa nesse tipo de equipamento é muito importante para o monitoramento e controle da qualidade. Há necessidade de aperfeiçoamento tecnológico desses equipamentos, como também torná-los mais acessíveis e com menores custos. Precisamos de equipamentos que sejam mais precisos e confiáveis, não suscetíveis a interferentes químicos e físicos no processo de análises que sejam mais robustos e também para minimizar os problemas na transmissão dos dados gerados”, informou nota da companhia.
Palavra de especialista
Vladimir Caramori Borges de Souza
Professor do Centro de Tecnologia da Universidade Federal de Alagoas e Vice-Presidente da Associação Brasileira de Recursos Hídricos
Ampliar informação é essencial
“Um dos grandes entraves para ações de planejamento em recursos hídricos é a informação (em quantidade – séries longas; qualidade – muitas falhas; e abrangência – vazios espaciais de informação). Para as grandes bacias hidrográficas, nossa rede de monitoramento é boa, mas, para as pequenas bacias (como as nascentes, as bacias urbanas, etc.), praticamente não dispomos de informação sistematizada por razões diversas: custo, dificuldade de operação, dificuldade de representação espacial e temporal da informação (processos rápidos). Para dar um exemplo, os níveis de rios (grandes bacias) são medidos e/ou registrados, na maioria das vezes, apenas uma vez por dia. Em pequenas bacias, 24 horas é muito tempo para reproduzir os processo que ocorrem em algumas horas (os alagamentos urbanos, por exemplo). Desta forma, as redes de sensores sem fio (WSN, da sigla em inglês) têm sido apresentadas como alternativa de baixo custo para monitorar pequenas bacias, principalmente porque permitem a transmissão de informação ponto a ponto em tempo real, o que possibilita planejar ações de curtíssimo prazo. O baixo custo desse tipo de sensor permite ampliar a abrangência espacial e, consequentemente, melhorar a resolução espacial e temporal da informação hidrológica. Uma desvantagem ainda existente nessas redes, no entanto, é a dificuldade de transmissão entre sensores em maiores distâncias (porque exigiria um custo por telefonia para o ponto centralizador) e a dificuldade de comunicação entre sensores onde há muitas interferências físicas (prédios e vegetação densa, por exemplo). Sem dúvida, é uma tecnologia que pode contribuir para melhorar a qualidade dos nossos dados e da modelagem em pequena escala, melhorando o planejamento e a ação de curto prazo. Pesquisas semelhantes têm sido desenvolvidas em bacias urbanas na cidade de São Carlos, pelos grupos do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) e da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), ambos da Universidade de São Paulo (USP).