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SMART Modular Technologies

Gerenciamento de ativo utilizando tecnologia LoRa

Estudos recentes buscam apresentar soluções para um dos grandes problemas gerenciais vivenciados pelas empresas, que consiste na necessidade de fazer um controle apurado e de localização de seus ativos, ainda mais para os casos onde se possui uma grande quantidade de equipamentos e máquinas.

Essas empresas necessitam ter um controle rigoroso destes ativos, identificando sua localização quando necessário, gerando relatórios periódicos para apresentação em auditorias e solucionando problemas de inventário com a baixa dos ativos.

Este estudo de caso apresenta uma possível solução a ser utilizada pelas empresas para o gerenciamento de ativos de alto valor agregado, de forma que não se percam no ambiente fabril, gerando contratempos e recursos adicionais para a companhia na busca e localização do item. Para tal solução, criou-se uma prova de conceito interna que auxilia neste gerenciamento e fornece a localização dos ativos dentro de range de cobertura.

A prova de conceito foi conduzida com a utilização de algumas placas de aplicação e serviços desenvolvidas pela equipe interna de pesquisa e desenvolvimento da SMART Modular Technologies Brasil.

A seguir, uma descrição dos itens utilizados:

  • Módulo SMART SWAP-LRSVCB01 (Figura 1), também conhecido como Service Call Button (SVCB);
  • Gateway LoRa® para estruturação de uma rede privada para possibilitar a conexão dos SVCBs com a rede LoRa®;
  • Plataforma voltada para o desenvolvimento de um dashboard para localização e gerenciamento dos dispositivos IoT atrelados aos ativos da empresa;
  • Operadora de Rede LoRa® para transmissão das informações de localização.
Figura 1 – Módulo Service Call Button – Vista Superior e Inferior

Para possibilitar a avaliação da solução, alguns equipamentos receberam em sua estrutura uma amostra do SVCB e a utilização deste módulo possibilitou a identificação da posição exata dos grandes ativos.

É importante ressaltar que não foi possível triangular a localização dos ativos pelo fato de ter sido utilizado apenas um gateway LoRa®. Mas esse processo é totalmente pertinente à tecnologia atualmente disponível, bastando para isso algumas alterações no método adotado na medição do nível de sinal transmitido e com o desenvolvimento de um algoritmo de software que possibilite maior precisão na localização de ativos, principalmente para aqueles de menor dimensão.

O princípio técnico utilizado para determinar a posição estimada do ativo dentro de uma determinada área foi através da potência do sinal recebido pelo gateway em decibéis (dB), possibilitando determinar um raio de localização para o item monitorado.

Para determinar o range de variabilidade da potência do ambiente, foi realizado um survey de medições na área para estimar a potência do sinal em vários pontos da fábrica. Desta forma foi possível definir um intervalo de medidas para cada ponto da área de cobertura.

 A potência do rádio do módulo SVCB foi ajustada para que funcionasse com bom desempenho em uma área especifica de cobertura e tivesse uma atenuação rápida do sinal no momento em que se afastasse do gateway de gerenciamento.

Com o cadastro dos módulos SVCB na operadora LoRa®, foi possível iniciar o processo de aquisição dos dados por meio dos serviços fornecidos. Em seguida, desenvolveu-se um dashboard para permitir o ajuste de algumas configurações do SVCB assegurando seu monitoramento. A Figura 2 apresenta a estrutura do sistema proposto para suportar o processo de monitoramento de ativos.

Figura 2 – Arquitetura do Sistema de Monitoramento de Ativos

Atualmente, existem várias plataformas dedicadas ao desenvolvimento de dashboards para dispositivos IoTs. A SMART decidiu fazer o desenvolvimento da plataforma internamente para suportar este estudo de caso. O módulo SVCB por intermédio do Gateway e de uma operadora de rede são compatíveis com a maioria destas plataformas utilizadas para a construção dos dashboards, o que pode agilizar o processo, dando maior flexibilidade às empresas no desenvolvimento de suas próprias soluções.

A Figura 3 ilustra duas representações, uma pelo ponto de localização do ativo fixo, outra pelo retângulo, que nos mostra a possível área de localização atual do tag na planta baixa.

Definindo temos:

Retângulo verde – sinaliza que o ativo está dentro da área de atuação, a potência do sinal em dB não pode ser menor que -100dB.

Ponto verde – sinaliza que o dispositivo SVCB está ativo em pleno funcionamento e não foi acionado pelo acelerômetro e nem pelo aperto do botão de sinalização.

Alarmes – podem ser acionados nas seguintes situações:

  • Em caso de aperto do botão ou movimento da máquina, o ponto verde passa para a cor amarela;
  • Quando ocorrer um deslocamento do ativo para fora do limite da área verde;
  • O Reception Signal Strenght Indication (RSSI) irá diminuir para um valor inferior a -100dB (p. ex: -112dB) resultando em um alarme de área. Dessa forma, o retângulo verde será substituído por um retângulo amarelo com uma área maior;
  • Se o sinal for menor do que -115dB, o retângulo amarelo será substituído por um retângulo vermelho e, assim, permanecendo mesmo com o desaparecimento do sinal, sinalizando que o ativo saiu da área de cobertura do sistema.
Figura 3 – Tela de monitoramento de ativos

Com base nos resultados alcançados com este estudo de caso, foi possível identificar benefícios relevantes que foram levantados com a realização da prova de conceito.

Segue abaixo uma lista dos benefícios mais relevantes:

  1. Baixo custo do dispositivo SVCB, dependendo do tipo de ativo a ser monitorado;
  2. Aprimoramento do processo de gestão de ativos da empresa, possibilitando a sua localização sempre que necessário;
  3. Maior agilidade na localização de determinados itens sempre que necessário;
  4. Dependendo da dimensão do ativo, há outras soluções da SMART que podem ser utilizadas para monitoramento do ativo, com implementação totalmente viável;
  5. O dispositivo SVCB possui baixo custo de manutenção, limitada à substituição da bateria, que possui uma duração aproximada de um ano, dependendo da frequência de uso do dispositivo;
  6. Os baixos custos com a contratação da operadora, levando em consideração que um contrato tenha cobertura para todos os ativos em monitoramento;
  7. Curto prazo de desenvolvimento de uma solução, dependendo da plataforma escolhida e experiência do desenvolvedor;
  8. Dependendo da plataforma selecionada, é possível gerar uma listagem de todos os ativos através do clique de um botão, e de forma remota.

Por Rodrigo Queiroz, Fabio Bauman e Cleber Figueira