Claire Swedberg
Com outra temporada de incêndios em curso no Hemisfério Norte, as florestas estão mais vulneráveis do que nos anos anteriores.
De acordo com o National Interagency Fire Center (NIFC), o potencial de incêndios florestais nos EUA mostra previsões de atividade de incêndio acima do normal para este verão em partes do sudoeste, nos Grandes Lagos e em áreas do noroeste e da Califórnia no final do verão. E os incêndios estão ficando maiores e mais complexos. Isso significa que detectá-los antes que fiquem fora de controle é fundamental.
Fornecendo uma solução baseada em tecnologia está a startup de IoT Dryad Networks, expandindo sua solução de detecção de incêndios florestais sem fio que usa sensores e gateways LoRaWAN, dentro de redes mesh proprietárias, para oferecer um único ponto de conexão entre os dados do sensor e a nuvem.
A partir deste ano, o sistema também utiliza um chip RFID HF passivo, integrado em cada sensor ou gateway, para permitir que os dispositivos sejam configurados sem fio para a frequência LoRa apropriada com base em onde serão usados.
Uma segunda aplicação para o chip RFID visa instaladores que podem conectar seus telefones ao dispositivo enquanto o prendem a uma árvore ou outra infraestrutura, para criar uma localização GPS para cada dispositivo enquanto ele está sendo instalado, explicou Carsten Brinkschulte, co da Dryad Networks. -Fundador e Chefe Executivo.
Rede IoT em áreas propensas a incêndios
Muitos incêndios iniciam-se no ponto onde a actividade humana encontra as terras selvagens – na verdade, 85 por cento dos incêndios começam na intersecção entre a humanidade e a natureza. Em alguns casos, a tecnologia pode ajudar a identificar quando um incêndio está começando, para que não se espalhe descontroladamente.
Para ajudar a combater isto, a Dryad constrói redes que muitas vezes cobrem pontos de atividade humana, como margens de estradas, que depois se estendem para a floresta. Ao contrário dos sistemas padrão baseados em LoRaWAN, a rede da Dryad usa uma rede mesh proprietária que pode transportar um sinal através de centenas de sensores através de gateways, mesmo em áreas remotas.
Dryad foi lançado em 2020 para fornecer detecção de incêndios florestais baseada em IoT, com pequenos sensores e gateways montados em árvores e software como serviço (SaaS) baseado em nuvem para gerenciar dados de sensores. O aprendizado de máquina em cada dispositivo ajuda o sistema a identificar se as condições detectadas exigem um alerta.
No ano passado, a empresa vendeu 20 mil sensores para cerca de 50 implantações no sul da Europa, América do Norte, Tailândia, Indonésia e Chile.
Sensores montados em árvores
Para implantar a tecnologia, os instaladores fixam os sensores de 19 por 4,2 centímetros nas árvores com um prego de madeira, fazendo um pequeno furo no tronco ou galho da árvore. A árvore selará o buraco com seiva e os sensores movidos a energia solar poderão operar naquela árvore por cerca de dez anos.
Por trás de sua membrana plástica com classificação IP67, o dispositivo possui um sensor de gás que capta hidrogênio e monóxido de carbono e, em seguida, emprega seu aprendizado de máquina integrado no MCU para identificar um incêndio.
“Ao usar o processamento de sinal ML para identificar padrões de gás, a Dryad pode dimensionar uma implantação em centenas ou milhares de unidades que enviam dados apenas quando necessário, garantindo assim que os usuários nunca sobrecarreguem sua rede”, disse Brinkschulte.
Dispositivos de gateway são implantados para receber transmissões LoRa dos sensores, presos a árvores com um suporte a cada três quilômetros ou mais para criar uma rede mesh. Assim como os sensores, os gateways não têm bateria e são alimentados por painel solar e supercapacitor para armazenamento de energia. Isso é fundamental, disse Brinkschulte, “porque não queríamos trazer potenciais iniciadores de incêndio para a floresta”.
A rede mesh proprietária permite que uma instalação aproveite uma única conexão celular com um servidor, reduzindo assim a necessidade de vários dispositivos de backhaul. As soluções LoRaWAN mais tradicionais exigem que cada gateway tenha sua própria conexão com a Internet.
RFID permite configuração automatizada de frequência
A versão mais recente dos dispositivos inclui etiquetas RFID HF de 13,56 MHz para configuração sem fio da frequência de cada produto, bem como para provisionamento durante a instalação.
O uso de RFID agiliza a fabricação do Dryad, permitindo que um único produto seja configurado para operar em qualquer parte do mundo. Os dispositivos LoRa devem operar em frequências diferentes em diferentes partes do mundo: 868 MHz na Europa, 915 MHz nos EUA e 923 MHz na Ásia.
Até agora, a Dryad produziu três versões diferentes dos seus produtos para atender a esses requisitos regionais. “Isso foi muito ineficiente”, destacou Brinkschulte, e poderia ser um desafio porque exigia antecipar o volume de pedidos de cada parte do mundo.
Dispositivo Único
Agora a empresa constrói um único dispositivo que pode ser configurado para operar em qualquer uma das três bandas de frequência diferentes. Dessa forma, a empresa pode agilizar e otimizar fabricação e armazenamento de acordo com um SKU.
Os sensores e gateways são totalmente embalados e lacrados em caixas de papelão antes do envio. Quando estão preparados para o envio, os funcionários do armazém usam um dispositivo móvel, como um smartphone ou tablet, para interrogar o chip RFID no dispositivo.
Eles podem então atribuir a frequência para esse dispositivo, com base no local para onde ele está indo (como na Ásia) e gravar essa frequência no chip RFID. Quando o dispositivo é recebido por um cliente, ao ser ligado, ele captura automaticamente a configuração escrita na etiqueta e atualiza para a frequência LoRa adequada.
Provisionando sensores à medida que são instalados
A etiqueta RFID também oferece uma maneira mais fácil para os instaladores provisionarem os dispositivos em campo. Tradicionalmente, eles usam um código QR no sensor, tirando uma foto do código e usando a localização GPS do smartphone para vincular a localização ao dispositivo.
Com novos dispositivos, no entanto, o instalador aproxima o telefone do sensor ou gateway e o vincula automaticamente à geolocalização. Ao usar RFID em vez de códigos QR, a empresa relata que a implantação é mais rápida e com menos erros.
Atualizações pelo ar
O aplicativo em nuvem da Dryad, executado em um servidor baseado em nuvem, pode não apenas gerenciar transmissões de sensores e enviar alertas, mas também manter o sistema atualizado. O sistema é capaz de receber atualizações over the air via LoRa para que Dryad possa atualizar o software nos sensores.
“É um desafio realizar atualizações de firmware através do LoRaWAN”, devido aos pequenos conjuntos de dados que o LoRaWAN normalmente pode gerenciar, disse Brinkschulte, atribuindo o recurso a anos de engenharia da Dryad.
“Precisamos dessa capacidade porque o modelo de aprendizado de máquina no sensor precisa ser atualizado. Portanto, a atualização de firmware pelo ar é um recurso essencial do produto”, disse ele.
Os sensores são vendidos por menos de US$ 100 cada. Os clientes são normalmente empresas de linhas de energia, serviços florestais, empresas ferroviárias e parques nacionais.