Como empregar tecnologia IoT e redes de sensores sem fios

IoT em Redes de Sensores de Baixo Custo para Instrumentação Geotécnica

O avanço da Internet das Coisas (IoT) está transformando o cenário da instrumentação geotécnica e estrutural, permitindo a criação de sistemas de monitoramento contínuos, distribuídos, escaláveis e mais acessíveis. O uso de sensores de baixo custo conectados por redes sem fio tem tornado viável o monitoramento de locais antes negligenciados por limitações orçamentárias, logísticas ou tecnológicas.

O que é IoT aplicada à instrumentação?

A Internet das Coisas (IoT) se refere à interconexão de dispositivos físicos (coisas) à internet, permitindo que eles coletem e compartilhem dados automaticamente. Na instrumentação geotécnica, a IoT é aplicada para:

• Monitoramento remoto de deformações, pressões, deslocamentos, temperatura, umidade, etc.

• Aquisição automática e frequente de dados em locais de difícil acesso

• Envio dos dados para nuvem ou servidores locais

• Geração de alertas automáticos em tempo real
  
  

Arquitetura típica de uma rede IoT para geotecnia

[Sensores (baixo custo)] → [Microcontrolador (ESP32/LoRa)] → [Rede de Comunicação] → [Gateway] → [Servidor / Nuvem] → [Dashboard / Alarmes]

Componentes:

• Sensores: piezômetros, inclinômetros, sensores de umidade, pressão, temperatura, deslocamento

• Microcontrolador: ESP32, STM32, Arduino, etc.

• Comunicação: LoRa, Wi-Fi, ZigBee, NB-IoT, 4G

• Gateway: Concentra dados e envia para a internet

• Servidor/Nuvem: Armazena dados, faz análises, dispara alarmes

• Dashboard: Interface visual para acompanhamento dos dados
  
  

Exemplos de sensores de baixo custo aplicáveis

• Sensor resistivo

• Umidade do solo

Bons para: Monitoramento de taludes e encostas

• Sensor piezoelétrico

Bom para: Vibração, Detecção de movimentações bruscas

• Sensor Hall

Bom para: Deslocamento linear, Monitoramento de recalques de fundações

• Sensor de pressão

• Nível d’água

Bom para: Controle de poro pressão

• DHT22, BME280

Bons para: Temperatura e umidade, monitoramento climático em túneis

• Strain gage + HX711

Bons para: Deformação e medição de esforços em estruturas

Aplicações em obras geotécnicas

Taludes e encostas

• Monitoramento de umidade do solo, inclinação e vibração

• Previsão de escorregamentos com alertas automáticos

• Uso de sensores alimentados por bateria com LoRa

Fundações

• Medição de recalques e deformações em sapatas e estacas

• Detecção de deslocamentos com sensores de efeito Hall

• Integração com dashboards para manutenção preditiva
  
  

Túneis

• Medição de deformações e pressão nas aduelas

• Monitoramento climático para conforto e segurança

• Comunicação via Wi-Fi ou rede mesh subterrânea
  
  

Barragens

• Monitoramento do nível d’água e pressão intersticial

• Transmissão via LoRa para distâncias superiores a 10 km

• Registro automático e contínuo para fins de segurança
  
  

Segurança e robustez

Para aplicações em engenharia, as redes IoT precisam garantir:

• Confiabilidade dos dados

• Redundância e backup automático

• Criptografia da comunicação

• Alerta de falha do sensor ou da rede

• Proteção contra intempéries (caixas IP66 ou IP68)
  
  

Visualização dos dados

Com dashboards em nuvem ou local, é possível:

• Visualizar dados em tempo real

• Criar gráficos de tendência

• Configurar alarmes por faixa de valores

• Exportar relatórios automáticos

• Acompanhar status dos sensores e baterias
  
  

Ferramentas comuns: ThingSpeak, Node-RED, Grafana, Blynk, Zabbix

A RCE pode ajudar com:

• Projeto de redes IoT personalizadas para obras civis

• Desenvolvimento de sensores híbridos (convencional + IoT)

• Implantação de gateways e dashboards

• Treinamento em sistemas embarcados e redes sem fio

• Consultoria para conversão de sistemas antigos em sistemas inteligentes
  
  

Conclusão

O uso de redes de sensores de baixo custo baseadas em IoT abre novas possibilidades para a instrumentação de obras geotécnicas, com maior cobertura, menor custo e ganho de segurança. A RCE Pesquisa e Desenvolvimento está pronta para apoiar projetos com soluções inteligentes, sob medida e com inovação tecnológica nacional.