Aproveitando a tecnologia LoRaWAN® para o bem

tecnologia LoRaWAN

A cultura de ficar em casa promovida durante a pandemia para mitigar os piores impactos do COVID-19 reduziu o congestionamento e limpou o ar nas grandes cidades. Um relatório do National Bureau of Economic Research calculou que a redução da poluição do ar devido ao menor número de veículos pessoais viajando nas cidades dos Estados Unidos levou a uma queda de cerca de 25 por cento nas doenças relacionadas à qualidade do ar, como asma, doenças pulmonares e cardíacas em todo o país.

Cidades se abrem no mundo pós-pandêmico, o congestionamento está voltando. Esse tráfego bombeia emissões nocivas, incluindo o mortal 2,5 µm de diâmetro (e menos) atmosférico material particulado (PM) . Essa poluição “PM2,5” penetra profundamente nos pulmões, tornando-se os poluentes mais perigosos para a saúde.

As pessoas atingidas pela pobreza são as que mais sofrem com o problema global da má qualidade do ar. Por exemplo, Mumbai, Índia, sujeita a congestionamentos de veículos com manutenção inadequada, geralmente sofre de péssima qualidade do ar. O jornal Times of India relatou que a cidade foi classificada como a 63ª mais poluída de uma lista de 859 em todo o mundo e a quarta Omegacity mais poluída. ‘ É uma conurbação onde, segundo o jornal, vinte por cento da população vive abaixo da linha da pobreza, que a Organização das Nações Unidas (ONU) define como uma pessoa que vive com menos de US $ 1,90 por dia.

A Internet das Coisas (IoT), que amadurece rapidamente, oferece uma solução de longo prazo para a má qualidade do ar, tanto para as nações em desenvolvimento quanto para as em desenvolvimento. Implantação de sensores comerciais de qualidade do ar – conectados sem fio à IoT por meio de redes de longa distância de baixa potência (LPWANs) como LoRaWAN ® – promete gerar os dados refinados de que os planejadores urbanos precisam para enfrentar os desafios da poluição atmosférica.

Agindo para proteger o vulnerável

Mumbai está longe de ser única. A ONU diz que, globalmente, mais de um bilhão de moradores de cidades vivem em favelas e sofrem desproporcionalmente com o impacto da má qualidade do ar. De acordo com a Organização Mundial da Saúde (OMS), a poluição do ar é a principal responsável por doenças não transmissíveis, causando cerca de 24 por cento de todas as mortes de adultos por doenças cardíacas, 25 por cento por acidente vascular cerebral, 43 por cento por doença pulmonar obstrutiva crônica e 29 por cento por câncer de pulmão.

A ONU reconhece que precisamos de ação urgente para melhorar a qualidade de vida e a segurança desse grupo de risco. Em 2015, os membros da ONU adotaram a Agenda 2030 para o Desenvolvimento Sustentável . Composto por 17 Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS), o plano incluía tornar as cidades seguras, resilientes e sustentáveis. Parte desse objetivo consiste em um compromisso com a melhoria da qualidade do ar.

Os provedores de tecnologia IoT apoiam a agenda da ONU. Entre eles está a LoRa Alliance, uma associação aberta sem fins lucrativos cujos membros colaboram estreitamente para promover o protocolo LoRaWAN. Os membros da aliança estão desenvolvendo várias iniciativas de mitigação da poluição do ar sob o guarda-chuva “LoRaWAN for Good”.

A capacidade da IoT de gerar, agrupar e analisar rapidamente dados de sensores sem fio compactos e baratos – conectados à nuvem via LoRaWAN – permite que os planejadores da cidade aproveitem o “big data” para melhorar o controle da poluição do ar. Os sistemas compreendem os seguintes elementos:

  • Sensores sem fio de qualidade do ar para monitorar e relatar os níveis de poluição em tempo real
  • Conectividade LoRaWAN para transmitir dados de redes de sensores sem fio de curto alcance para a nuvem
  • Servidores em nuvem com o poder de analisar o fluxo contínuo de dados de dezenas de milhares de sensores sem fio
  • Algoritmos preditivos para sugerir medidas para evitar que a poluição do ar chegue a níveis perigosos

Sensores sem fio de qualidade do ar podem ser “ajustados” para captar o dióxido de nitrogênio (NO 2 ) e o monóxido de carbono (CO) prevalentes nos gases de exaustão e dar uma indicação geral da poluição do ar criada por veículos. Como esses sensores de PM2.5 e de gás são baratos e discretos, eles podem ser amplamente distribuídos pela cidade para monitorar a poluição do ar.

Dispositivos habilitados para tecnologia LoRaWAN são incorporados a essas redes de sensores de qualidade do ar sem fio e, por sua vez, são conectados a uma rede de gateways LoRaWAN. Eles podem transmitir dados a 5 km em áreas urbanas e até 15 km em conexões de linha de visão rural, usando dispositivos finais com baterias que duram dez anos. Assim, a tecnologia LoRaWAN pode fornecer um backbone para a implantação rápida e econômica de redes de sensores sem fio em qualquer área da cidade.

A importância da infraestrutura confiável

Para garantir um desempenho confiável e de longo prazo, a tecnologia LoRaWAN deve ser construída com equipamentos de nível industrial. Portanto, os gateways são o elo crítico na cadeia de comunicação e, felizmente, existem muitas opções industriais comprovadas. Um exemplo é o Gateway industrial LoRaWAN Advantech WISE-6610, que garante confiabilidade em Conectividade LoRaWAN para ambientes industriais. Os gateways Advantech suportam redes LoRaWAN privadas e públicas e usam MQTT, o protocolo de rede que faz parte do Conjunto de Protocolo da Internet (I.P.).

A flexibilidade de hardware e software dos gateways WISE-6610 oferece suporte a sistemas de computação de ponta e inclui funções de redundância aprimorada para evitar perda de conexão. Além disso, altos níveis de segurança são sustentados pela criação de túnel VPN para comunicação segura e um servidor de rede que pode criptografar localmente e converter dados LoRaWAN. Outros recursos incluem uma faixa de frequência de 868 a 915 MHz, uma faixa de entrada de energia de 9 a 36 V DC , trilho DIN ou montagem em parede e uma classificação de gabinete IP30.

Os dados enviados para a nuvem pelo gateway LoRaWAN podem ser agregados e analisados ​​para construir uma imagem quase em tempo real e refinada de como a poluição do ar está mudando em uma cidade. À medida que o banco de dados histórico se desenvolve, os algoritmos podem se referir a eventos passados ​​para prever com precisão como os padrões futuros irão se desenvolver – permitindo que as autoridades tomem medidas preventivas, se necessário. Essas informações permitirão intervenções calculadas e proativas, como regulação dos fluxos de tráfego, redução temporária de pedágios para veículos mais limpos e aconselhamento rápido aos cidadãos por meio da rede celular ou da Internet para evitar áreas que podem se tornar perigosas em breve.

Aproximando-se dos ODS – Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

Embora as cidades continuem ligadas aos veículos a combustão, as emissões de PM2.5 dos escapamentos serão um perigo potencial para a saúde humana. Mas as grandes conurbações estão percebendo a perda de produtividade e o aumento da carga no sistema de saúde causado por doenças respiratórias, e agora estão se voltando para a IoT e o LoRaWAN para tratar das fraquezas dos sistemas de monitoramento tradicionais. Redes de sensores sem fio que geram fluxos contínuos de dados precisos em tempo quase real permitem que os administradores das cidades tomem decisões informadas, como cortar o fluxo de tráfego para limitar a poluição em dias com condições particularmente adversas.

Com os engenheiros agora lançando a próxima geração de redes de sensores sem fio, apoiadas pela infraestrutura LoRaWAN em toda a cidade, a décima primeira meta de desenvolvimento sustentável da ONU para tornar as cidades seguras, resilientes e sustentáveis ​​está muito mais perto. Além disso, é um exemplo perfeito de como a tecnologia LoRa pode ser aproveitada para o bem.

Conclusão

Em todo o mundo, as cidades sofrem com a poluição do ar e os pobres são particularmente vulneráveis. O uso crescente da IoT, juntamente com a disponibilidade de sensores sem fio baratos ajustados para medir NO 2 e CO, oferece uma oportunidade para resolver este problema crescente. Sensores de qualidade do ar sem fio suportados pela infraestrutura LoRaWAN fornecem os dados de forma rápida e refinados, necessários para lidar com episódios de longo prazo e transitórios de poluição.

Artigo escrito pela Equipe da Mouser e publicado no blog da Mouser Electronics: Harnessing LoRaWAN® Technology for Good

Traduzido e adaptado por Equipe Embarcados .Visite a página da Mouser Electronics no Embarcados

(*) este post foi patrocinado pela Mouser Electronics

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