Claire Swedberg
O Singapore Zoo, também conhecido como Mandai Zoo, está capturando dados em tempo real sobre o uso de energia e água em seus 69 acres, com um sistema baseado na Internet das Coisas (IoT) que recebe e gerencia dados de sensores sobre o uso de água e energia, ao mesmo tempo que detecta água vazamentos. Desde que a solução foi implantada em 2018, o zoológico descobriu que reduziu o número de horas de trabalho que os funcionários gastavam verificando fisicamente seus medidores de energia e água, e que agora pode monitorar o uso de energia e água, bem como detectar vazamentos.
Dessa forma, o zoológico afirma que pode resolver os problemas mais rapidamente, ao mesmo tempo que usa os dados coletados para reduzir o consumo de energia e água. A solução IoT, fornecida pela empresa de tecnologia de Singapura Sindcom, consiste em um sistema de medição inteligente sem fio, aproveitando a conectividade LoRa da Semtech, que mede a energia e a água usadas para apoiar a saúde animal e os recintos, bem como a operação geral da empresa.
O Zoológico de Cingapura está usando a tecnologia não apenas para reduzir a quantidade de tempo que os trabalhadores devem caminhar fisicamente pelo zoológico registrando as leituras dos medidores no papel, mas também para capturar mais informações sobre quanta energia e água estão sendo consumidas, bem como quando e como . “Nossa estratégia de economia de energia é baseada nos dados de massa da leitura do medidor”, explica um porta-voz do zoológico que pediu para não revelar seu nome. Desde que o sistema foi colocado no ar, relata este porta-voz, o zoológico estima que reduziu o consumo de energia em aproximadamente 10 por cento.
A instalação consiste em 69 hectares de vida selvagem, áreas de safári e exposições de pássaros. Atrai mais de dois milhões de visitantes anuais e exibe animais em exposições abertas, com barreiras escondidas, fossos e vidros de proteção entre os animais e os visitantes. Entre seu acervo está a maior colônia de orangotangos em cativeiro do mundo. Ele também apresenta eventos como “Elefantes da Ásia”, “Tiger Track” e “Treetops Trail”. As exibições de animais em três parques (Singapore Zoo, junto com River Safari e Night Safari) abrangem 800.000 metros quadrados (8,6 milhões de pés quadrados) no total e foram cobertos com a rede IoT.
O zoológico conta com um grande suprimento de energia e água para operar seus três parques de forma benéfica para os animais e visitantes. Antes de implementar a solução de IoT, os parques normalmente dependiam de seu pessoal para ir fisicamente aos medidores e ler os resultados uma vez por dia. Esse processo manual consumia muito tempo para os trabalhadores, disse o porta-voz do zoológico, e gerava apenas informações limitadas que podiam, às vezes, ser registradas incorretamente. Portanto, o zoológico buscou um sistema de custo relativamente baixo, mas que capturasse dados de maneira confiável que a gerência pudesse acessar em tempo real.
A instalação descobriu que um sistema 3G / 4G celular seria muito caro e que a conectividade poderia ser instável, então ela escolheu testar a tecnologia LoRa. Ela conduziu uma prova de conceito por aproximadamente oito meses para provar que podia efetivamente capturar e encaminhar os dados. A implantação que se seguiu consistiu em 1.000 dispositivos sensores da Sindcon, cada um com um chip Semtech fornecendo tecnologia LoRa usando o padrão LoRaWAN.
Cada dispositivo sensor é instalado dentro de salas de comutação dentro de painéis elétricos ao longo dos três parques, de acordo com Deyu Chen, CEO do Sindcon. Os aparelhos medem os metros cúbicos de vazão de água, bem como o quilowatt-hora (kWh), tensão, corrente e consumo de energia dos medidores elétricos. A cada 15 minutos, as unidades encaminham esses dados para um dispositivo de gateway Kerlink que, por sua vez, transmite as informações para um servidor baseado em nuvem. Os dispositivos usados para medição de água são alimentados por bateria, enquanto os medidores de energia podem ser conectados diretamente a uma tomada elétrica.
O Sindcon instala novos medidores de água e energia com os chips LoRa da Semtech integrados, enquanto atualiza alguns medidores tradicionais existentes com os chips LoRa e personaliza os gateways LoRa para fazer a interface com os medidores existentes, de vários fabricantes. Com a implementação concluída, Chen diz: “Somos capazes de fornecer leituras a cada 15 minutos.” Exceções, como uso incomum de água ou energia, podem ser detectadas quase em tempo real, acrescenta. “Por exemplo, um determinado hidrômetro não deveria ter uma leitura à noite, mas descobriu-se que tinha. Portanto, podemos ter motivos para suspeitar que há vazamento de água em algum lugar.”
O Sindcom fornece aplicativos e software em seu servidor hospedado para que o pessoal do zoológico possa acessar os dados remotamente. O zoológico pode visualizar as informações por meio de telefones celulares ou computadores e pode compartilhar os dados com um fornecedor terceirizado que fornece a estratégia de economia de energia e água. A implantação da solução no zoológico apresentou alguns desafios técnicos, lembra Chen. Primeiro, diz ele, “o sinal sem fio está bastante atenuado” devido à área extensa e ao terreno densamente florestado. Além do mais, como o zoológico de Cingapura é uma atração turística, os dispositivos LoRa tiveram que ser ocultados da vista do público. “Isso torna a transmissão de rádio ainda mais difícil.”
Todos os dispositivos LoRa utilizados para os medidores de água precisam ser alimentados por bateria, diz Marc Pégulu, vice-presidente de marketing e estratégia de produtos IoT da Semtech, e a vida da bateria deve ser de mais de três anos com uma transmissão a cada 15 minutos. Isso significa que a bateria deve ser capaz de suportar pelo menos 394.200 transmissões de rádio uplink, de acordo com Chen, e que o dispositivo LoRa deve manter o consumo de energia em standby muito baixo. Na verdade, o zoológico relata que, após três anos, a maioria dos dispositivos ainda tem mais de 50 por cento de vida útil da bateria. O sistema também monitora os níveis da bateria e envia os dados para o servidor. Um alarme é disparado quando a tensão da bateria cai abaixo de um limite específico.
Outro desafio envolve o ambiente externo, já que a maioria dos aparelhos está exposta ao clima quente, chuvoso e úmido do Sudeste Asiático. “Isso representa um grande desafio para o desempenho do equipamento”, disse Chen. No entanto, relata o zoo, a instalação dos dispositivos foi configurada de forma a fornecer dados com 97 por cento de precisão. Desde que o sistema foi implantado em 2018, o zoológico continuou a adicionar dispositivos LoRa não apenas em seus medidores de água e energia, mas também com outros sensores, como monitores de nível de água.
O Sindcon implantou sistemas semelhantes em escolas e shopping centers em Cingapura, como a Singapore American School. A empresa fornece o que chama de “sistemas de medidores inteligentes” para uma variedade de outras empresas e agências também. “Implementamos sistemas de medição LoRa na maioria dos principais shoppings, universidades e parques industriais em Jacarta”, relata Chen, acrescentando: “Começaremos a implantar medidores inteligentes de gás LoRa para o governo indonésio para [locais] residenciais no futuro Dezembro, após dois anos de POC [prova de conceito] e testes com agências governamentais da Indonésia. ” Além disso, várias cidades estão testando os sensores baseados em LoRa da Sindcon para iluminação pública inteligente.
Em contraste com os postes de luz LED tradicionais, diz Chen, a conectividade baseada em LoRa pode fornecer soluções inteligentes e economia de energia ao transmitir dados sobre o status dos postes de luz e consumo de energia que as cidades podem usar para ajustar os níveis de iluminação ou consumo de energia. A Semtech também trabalhou com a Sindcon para fornecer soluções de medição de água com sua tecnologia baseada em LoRa na Indonésia, diz Pégulu, observando que as empresas e agências governamentais estão optando por soluções LoRa onde o celular sem fio é limitado ou muito caro.
Sistemas como os usados pelo zoológico de Cingapura requerem energia muito baixa, diz Pégulu. “Uma das belezas da LoRa é a infraestrutura leve necessária para uma cobertura total”, afirma. LoRa fornece um alcance de transmissão semelhante ao dos sistemas celulares, embora possa atingir um consumo de energia que é aproximadamente 100 vezes menor. “Isso bastaria, em uma aplicação como essa, ter baterias durando até 10 ou 20 anos.”
Tal implantação pode incluir um recurso pelo qual os dispositivos podem transmitir com menos frequência – uma vez por hora, por exemplo. Alguns utilitários estão adicionando um recurso para emitir automaticamente um alerta no caso de um vazamento de água detectado. O uso da tecnologia LoRa pelos serviços públicos também pode incluir a detecção de vazamentos de gás metano e pode ajudar as empresas a enfrentar os desafios que envolvem infraestrutura obsoleta. “Vemos muitas instalações passando por tubulações antigas que apresentam mais riscos de acidentes”, diz Pégulu.