Controle De Incêndios Florestais (Cif)

O projeto Controle de Incêndios Florestais (CIF) é um protótipo para a demonstração de um sistema de rastreamento de focos de incêndio em uma floresta baseada no princípio de Wireless Sensor Network (WSN).

VÍDEO:

CONTEÚDO:
Justificativas
Os incêndios em zonas florestais são um problema recorrente em diversos países. As altas temperaturas no verão e a baixa umidade criam condições para uma rápida propagação dos incêndios dificultando o seu combate. Os incêndios atingem por vezes enormes proporções, trazendo riscos para vidas humanas e para a fauna/flora da região. Um incêndio florestal é um incêndio em zonas naturais, bosques e lugares com abundante vegetação. Podem-se produzir por relâmpagos, descuidos humanos e em muitas ocasiões são intencionais. As perdas ocasionadas pelo fogo anualmente no mundo são enormes. Os incêndios, voluntários ou não, ocasionam grandes gastos tanto em recursos como em vidas humanas, e semeiam a destruição de lugares naturais que demoram muito tempo em regenerar-se. A maioria dos países destinam enormes somas de dinheiro para se proteger do fogo, com hidroaviões, helicópteros, barreiras para conter incêndios e brigadas especializadas de bombeiros. É muito difícil controlar esses incêndios, pois eles avançam muito rápido, e quanto mais o tempo passa mais força o foco ganha. Para minimizar os danos causados pela queimada é necessária uma ação rápida e precisa de onde se encontra o foco. Partindo dessa idéia o CIF deverá localizar a posição do foco de incêndio de uma forma rápida, através de uma comunicação sem fio, possibilitando que ele seja controlado e/ou abatido a tempo. Esse controle pode ser feito sem grande impacto ambiental, utilizando pequenos sensores de temperatura que podem ser lançados por um helicóptero na área a ser monitorada, os próprios sensores estabelecem uma melhor rota de comunicação e levam essas informações até uma central.
 
Objetivos
Construir um protótipo que simule as condições necessárias em uma floresta com focos de incêndio, os sensores serão posicionados de forma fixa, simulando que já foram lançados anteriormente e já traçaram a melhor rota de comunicação com uma central, que será um computador pessoal (PC). Essa central recebe as informações de temperatura feita pelos sensores e guardam esses dados em um banco de dados, a título de pesquisas ambientais. Cada sensor funciona integrado a um microcontrolador, e caso a temperatura exceda uma determinada temperatura em graus célsius, o microcontrolador emite um aviso de foco de incêndio naquele local, transmitindo esse sinal para outros sensores que estejam próximos e assim sucessivamente, até chegar à central. Na central existe um software que mostra todas as posições dos sensores, emitindo um aviso em qual ponto/sensor o foco de incêndio está ocorrendo, facilitando o trabalho para contenção do fogo. Devido a alta complexidade do projeto, vamos focalizar nossas forças em criar a comunicação sem fio, e tratar esses dados em uma central (PC), mostrando na tela do computador aonde está o foco de incêndio. Será considerado como já implementado ao projeto a definição de rota dos sensores e atuação de dispositivos para conter o incêndio. Além disso, por ser um protótipo não estamos levando em conta os danos ambientais que podem ser causados por essa primeira versão do projeto, danos ambientais esses que vem do uso de componentes eletrônicos carregado de chumbo, zinco proveniente da bateria, ou materiais não biodegradáveis, e também seu tamanho e pesos consideráveis, que no caso podem danificar uma floresta caso sejam lançados em uma situação real, danificando seu eco-sistema.
 
Princípio de Funcionamento
O Projeto Controle de Incêndios Florestais (CIF) funciona da seguinte forma. Existem três sensores que monitoram a temperatura, enviando os dados de temperatura para a central a cada dez segundos, a central recebe esses dados empacotado em um protocolo específico chamado (SxyyE). Esses dados viajam até a central através de uma conexão sem fio por rádio freqüência, simulando uma rede de sensoriamento wireless. A central é conectada a um computador, através de uma conexão serial, e os dados são analisados pelo software. O software tem três campos de imagens, uma para cada sensor, e mostra três tipos de imagens, conforme a temperatura:
• “Verde”: Temperatura menor ou igual a 30º C.
• “Amarelo”: Temperatura maior que 30º C e menor que 50º C.
• “Vermelho”: Temperatura maior que 50º C.
Além disso, o software gera um histórico das temperaturas registradas, incluindo o horário de cada medição.

Os detalhes do desenvolvimento e as especificações técnicas do projeto deve-se consultar documentação completa.

MATERIAIS:
Hardware

3 x Caixa Padrão Patola tamanho 8cm x 4cm x 6cm
1 x Caixa Padrão Patola tamanho 9cm x 4,5cm x 7cm
1 x Cola quente
1 x Furadeira
1 x Lima
1 x Morsa
1 x Régua
1 x Caneta de escrita permanente

 
Circuitos eletrônicos

1 x Placa PCI padrão
3 x Microchip PIC16F876A
3 x Oscilador 8Mhz
6 x Capacitor 20pF
6 x Capacitor 10nF
6 x Resistor 470 ohm
3 x Resistor 10K ohm
1 x Resistor 1K ohm
4 x CI 7805
3 x Potenciômetro multivoltas 10k ohm
3 x TIP122
3 x Transmissor RF 433Mhz
1 x Receptor RF 433Mhz
4 x Conector para antena padrão wireless
4 x Antena padrão wireless
3 x LED comum
3 x Botão on/off
1 x CI MAX3232 SMD
3 metros de fio wireup
1 x Estação de solda
1 x Rolo de estanho fino
1 x Pinça
1 x Alicate corte
1 x Suporte para PCI

 
Firmware

1 x Computador PC com SO Windows XP SP3
1 x IDE Microchip MPLAB 8.10
1 x Compilador C/C++ para PIC CCS 4.42
1 x Gravador PICStart Plus

 
Software

1 x Computador PC com SO Windows XP SP3
1 x IDE Microsoft Visual Studio 2008 usando linguagem Visual Basic

CONCLUSÃO:
O projeto Controle de Incêndios Florestais nos proporcionou uma compreensão maior sobre alguns temas estudados em sala de aula, que foram decisivos para a conclusão do projeto. A disciplina de microprocessadores foi de vital importância, pois o projeto funciona baseado no PIC16F876A. Além de utilizar o conversor A/D nele integrado, foi necessário o fazer transmitir a informação via RF, e os conceitos abordados durante a disciplina foram importantes na execução desta tarefa. Além dos conhecimentos provenientes dessas disciplinas, conhecimentos adquiridos em semestres anteriores do curso foram importantes, como a base na disciplina de física, onde alguns conceitos de eletromagnetismo ajudaram a identificar o foco de problema no alcance das antenas, que tinham um alcance muito curto, que eram provenientes de interferências das fontes de alimentações utilizadas, e de muito material metálico próximo as antenas. Também observamos que a programação embarcada, requer muitos cuidados que normalmente não são tomados quando programamos em ambiente PC, tivemos vários problemas durante a execução e desenvolvimento do firmware por não possuirmos experiência e ignorar arquitetura de 8 bits do nosso PIC16F876A. Devemos ter o cuidado ao trabalhar com certos tipos de dados na hora da programação, precisamos algumas vezes criar variáveis de 16 bits, se isso não for tratado da forma correta, gera muitos problemas durante o desenvolvimento. Como resultado, podemos afirmar que o projeto obteve sucesso ao integrar todos os conhecimentos obtidos durante o curso, e as experiências vividas durante a realização com certeza terão um grande valor na continuidade do mesmo.

AUTORES:
– Marcus Vinícius R. Galdino
– Renan Teixeira da Silva
– Rodrigo Abel De Bona

CONTATO:
– hastings86@gmail.com
– silva.renan@hotmail.com

IMAGENS: