Claire Swedberg
• Rastreamento de Blooms de Algas com Conectividade de Longo Alcance
• Gateway fornece alcance de leitura de 17 milhas
• Dispersar centenas de sensores em bacias hidrográficas
O Lago Erie fornece água potável para aproximadamente 11 milhões de pessoas que vivem ao longo de suas margens. Este ano, uma solução baseada na tecnologia Internet das Coisas (IoT) está sendo testada para rastrear as condições dessa água por meio de sensores baseados em rede de área ampla de longo alcance e baixa potência (LoRaWAN) implantados em bóias e ao longo do rio Ohio- bacia hidrográfica lateral do lago. A Cleveland Water Alliance (CWA) está testando a solução LoRaWAN para coletar e gerenciar dados baseados em sensores sobre hidrovias vulneráveis na área ao redor do Lago Erie.
Freeboard Technology, um novo spinoff da empresa de consultoria em ciências ambientais LimnoTech, tem testado a tecnologia como parte da iniciativa Smart Lake Erie Watershed da CWA, um programa financiado pelo estado e pelo governo federal para melhor monitorar e gerenciar as hidrovias da área. A iniciativa visa não apenas garantir água limpa e saudável, mas também oferecer oportunidades de negócios voltadas para a aceleração do desenvolvimento da tecnologia hídrica.
O crescimento excessivo de algas no Lago Erie representa uma ameaça à saúde humana, bem como ao ecossistema. As algas podem persistir por semanas durante os meses de verão, devido às flores serem carregadas pelos ventos e correntes para o leste através do lago. De fato, a proliferação de algas atingiu níveis inimagináveis nos últimos anos, assim como as zonas mortas, que são áreas com falta de oxigênio causadas pela morte e decomposição das algas.
Rastreamento de proliferação de algas com conectividade de longo alcance
Uma maneira de rastrear essas florações é por meio de sensores, e a LimnoTech fornece um serviço para fazer isso há vários anos com as tecnologias existentes. A colocação de sensores dentro e ao redor de tomadas de água offshore dependeu de redes sem fio para coleta de dados, de acordo com Ed Verhamme, diretor da LimnoTech e presidente da Freeboard Technology. No entanto, ele diz: “Muitas vezes nos deparamos com o desafio de não haver cobertura de celular e nos viramos, como pudemos, com extensores de alcance ou antenas especiais”. Em alguns casos, a empresa também utilizou dados do satélite Iridium.
Ao mesmo tempo, empresas e organizações têm buscado mais dados de hidrovias que continuariam a desafiar os limites das redes sem fio existentes, especialmente para conectividade offshore. No ano passado, a LimnoTech lançou o Freeboard para levar conectividade a áreas onde não estava disponível. Como subsidiária, a Freeboard está aproveitando a conectividade LoRaWAN, com o back-end de rede fornecido pela Senet, usando sensores personalizados e prontos para uso que transmitem dados para um servidor por meio de um gateway instalado pela Freeboard. A rede poderia servir como uma forma de baixo custo para capturar dados, relata a empresa, e então compartilhar a disponibilidade da rede e seus dados com outras empresas.
LoRaWAN é um protocolo sem fio de código aberto que permite que dispositivos operados por bateria enviem pequenos pacotes de dados em um alcance muito maior do que é possível com Wi-Fi ou Bluetooth, a um custo menor do que com conexões de celular. A Freeboard está conectando sensores alimentados por bateria a bóias e instalando-os em terra para capturar e transmitir dados sobre as condições da água. Inicialmente, o foco está na medição dos níveis de algas, enquanto a longo prazo essas redes de sensores podem ser empregadas para identificar e medir a proliferação de algas tóxicas, derramamentos de produtos químicos, inundações urbanas e outras aplicações. Até agora, diz Verhamme, a Freeboard instalou 10 gateways LoRaWAN em locais entre Toledo e Cleveland.
Gateway fornece alcance de leitura de 17 milhas
Usando as ferramentas de planejamento da Senet, diz Verhamme, a Freeboard identificou locais adequados para o portal na margem do lago. As implantações de sensores começaram na área de Cleveland em agosto deste ano, enquanto as instalações de gateway adicionais estão planejadas ao longo da costa de Ohio e em outras áreas urbanas e internas importantes no norte de Ohio. Freeboard está fornecendo conexões regulares para áreas onde a cobertura celular não está disponível, incluindo bóias localizadas a 17 milhas da costa.
Os sensores medem os níveis de algas perto de onde a água é retirada do lago para ser processada para beber. Os sensores podem ser programados para transmitir dados periodicamente para o gateway, que por sua vez encaminha as informações de medição para o software da LimnoTech, hospedado em seu servidor. A empresa compartilha esses dados como um serviço com a Cleveland Water Alliance e outros clientes. As informações permitem que o CWA visualize, em tempo real, quando as condições se tornam inseguras, como se uma proliferação de algas for detectada e medida em um nível inseguro. Além disso, os dados podem ser usados para fins históricos, para rastrear as condições ao longo do tempo e conectar as medições com o clima ou outros fatores externos.
Como os sensores baseados em LoRaWAN são relativamente acessíveis, diz Verhamme, a Freeboard vem implantando dezenas deles não apenas para o CWA, mas também para uso futuro por grupos que gerenciam esgoto ou saúde e segurança de bacias hidrográficas. “O lago Erie é afetado pelo escoamento urbano, bem como pelo escoamento agrícola”, afirma ele, então a tecnologia visa ajudar as partes a rastrear essas fontes de escoamento e, assim, “entender melhor a ciência por trás da entrega de todos esses sedimentos e nutrientes ao lago.”
Os sensores LoRaWAN podem transmitir em longo alcance e têm um custo relativamente baixo. Como tal, Verhamme observa: “Podemos começar a colocar mais sensores não apenas no lago, mas também nas bacias hidrográficas para rastrear essas fontes de poluição”. A Freeboard Technology atua como um provedor de dados como serviço. A empresa é responsável pela instalação e manutenção de todos os dispositivos, enquanto seus clientes pagam pelo acesso e análise dos dados coletados.
Um desafio para a Freeboard ao oferecer sua solução a novos clientes é educar potenciais compradores sobre LoRaWAN, que continua sendo uma tecnologia relativamente pouco conhecida. A maioria das pessoas ainda pensa na conectividade celular e Wi-Fi como as principais opções de cobertura sem fio, diz Verhamme. “Portanto, muitas pessoas nos observam construindo essa rede”, afirma. “Mostramos a eles sua capacidade e funcionalidade”, pois os sensores transmitem dados sem exigir infraestrutura de celular.
Dispersar centenas de sensores em bacias hidrográficas
A Senet diz que opera a maior rede LoRaWAN pública e mais densamente implantada nos Estados Unidos. A implantação do Freeboard é um exemplo da estratégia da Senet para construir uma rede nacional de TI, diz Bruce Chatterley, CEO e presidente da Senet. Os serviços de IoT estão sendo lançados em regiões de todo o país, geralmente impulsionados pelas necessidades de uma concessionária ou agência governamental, como o departamento de saúde de uma cidade.
Uma vez que a rede esteja instalada, com gateways instalados que recebem transmissões de sensores de área, a rede baseada em Senet pode se tornar pública. Os usuários podem acessar a rede para enviar dados, depois de se inscreverem em um serviço de assinatura. A Senet oferece, assim, sua Low Power Wide Area Virtual Network (LVN), que conecta uma operadora de rede a um provedor de aplicativos em um modelo cooperativo para contratos de roaming. Isso significa que outros usuários da rede que a Freeboard estabeleceu podem firmar um contrato com a Senet, com 50% da receita indo para a Freeboard como parceira da LVN.
“Estamos realmente começando a ganhar muito impulso com essa estratégia”, relata Chatterley, com redes individuais implantadas na América do Norte. Em regiões que carecem de cobertura LoRaWAN, acrescenta ele, a estratégia da Senet é apoiar empresas ou organizações que identificam um aplicativo e seus requisitos exclusivos para cobertura de propagação e intensidade do sinal. A empresa então constrói a rede, que pode ser usada posteriormente para outras aplicações. “Acho que o governo está se tornando um catalisador para impulsionar esse tipo de implantação de rede”, afirma.
No futuro, a Freeboard Technology prevê uma variedade de aplicações para sua solução. A empresa planeja oferecer a tecnologia para mais do que apenas monitorar a toxicidade da água. Por exemplo, poderia fornecer serviços de localização para rastrear movimentos de sensores em um dos Grandes Lagos, permitindo entender as correntes de água. A empresa também gostaria de testar os nós receptores LoRaWAN em navios que transitam pelos lagos. “Vamos identificar parceiros e doações para ir além das águas do Lago Erie em Ohio”, diz Verhamme. “Não vemos o problema da proliferação de algas desaparecendo.”