terça-feira, 22 de junho de 2010

USP desenvolve sensor para monitorar a poluição e o aumento do nível em rios

Detector de enchentes e poluição
Uma rede de sensores sem fio capaz de alertar autoridades sobre inundações iminentes poderá ser uma importante ferramenta de auxílio aos órgãos de defesa civil. O equipamento de monitoramento também é capaz de medir a poluição dos rios.

A novidade foi desenvolvida pelo professor Jó Ueyama, do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação da Universidade de São Paulo (ICMC-USP), em São Carlos.

Segundo ele, a poluição pode ser avaliada por meio da condutividade elétrica da água. Quanto mais limpa estiver a água menos eletricidade será capaz de conduzir. Ou seja, quanto maior a condutividade elétrica medida, maior será o grau de poluição.

A pesquisa para o desenvolvimento da rede de sensores teve apoio da FAPESP por meio do Programa Jovens Pesquisadores em Centros Emergentes. Sob o título “Explorando o paralelismo e a reconfiguração dinâmica em redes de sensores”, o projeto de Ueyama recebeu uma aplicação prática depois de uma sugestão vinda de um ex-colega de doutorado.

O inglês Daniel Hughes, enquanto cursava doutorado na Universidade de Lancaster (onde Ueyama esteve entre 2002 e 2006), no Reino Unido, desenvolveu um sensor de monitoramento de enchentes para rios britânicos. “Na época, pensei na viabilidade de trazer essa ideia para o Brasil, que também sofre muito com enchentes”, disse Ueyama.

Para isso, o pesquisador convidou Hughes, que atualmente é professor da Xi'an Jiaotong-Liverpool University (XJTLU), na China, para vir ao Brasil apresentar seu trabalho. O pesquisador britânico esteve por aqui em janeiro de 2010, com apoio da FAPESP por meio da modalidade Auxílio à Pesquisa – Pesquisador Visitante.

A proposta era desenvolver uma rede de sensores de enchentes baseada na cidade de São Paulo. “Utilizamos no Brasil outro sensor e outro software”, disse Ueyama, explicando que a detecção de poluição também foi uma adaptação que não havia no projeto original inglês.

O equipamento brasileiro ainda conta com um terceiro sensor inédito, voltado à detecção de tentativas de furto do aparelho. Um acelerômetro no interior da central de processamento percebe os movimentos utilizados por alguém que esteja tentando roubar o aparelho e envia um alerta para uma central.

“Testamos o sistema submetendo o equipamento aos balanços naturais do vento e o sensor não foi enganado. Ele só alertou nos ensaios de tentativa de furto”, disse Ueyama.

O monitoramento do nível da água é feito por meio de um sensor de pressão submerso que possui sensibilidade suficiente para detectar variações de centímetros no leito do rio. O equipamento completo é composto por painéis fotovoltaicos para fornecer energia a uma pequena bateria que alimenta o sistema.

Uma unidade central de processamento pouco maior que uma caixa de fósforos é conectada aos sensores. Essa unidade é capaz de transmitir dados por radiofrequência a uma distância máxima de 200 metros. Instalados em pequenos postes nas margens de um rio, os sensores podem formar uma rede de monitoramento de enchentes e de outros dados ambientais, como temperatura e pressão atmosféricas, além da poluição.

O equipamento ainda pode contar com um aparelho GPRS (General Packet Radio Service), que permite o envio e recepção de informações por meio de uma rede de telefonia celular.

“Equipado com GPRS, o sensor poderia enviar mensagens de texto aos telefones celulares da defesa civil ou dos moradores de áreas de risco, alertando sobre uma enchente iminente”, disse o professor da USP. Segundo ele, o acessório também garantiria maior alcance de transmissão de dados, contanto que a região monitorada seja coberta por uma rede de telefonia.

O sensor de enchente é consequência da pesquisa de pós-doutorado de Ueyama, realizada no Instituto de Computação da Universidade Estadual de Campinas (IC-Unicamp), durante a qual ele investigou redes de sensores e contou com Bolsa da FAPESP.

Rede no Tietê
Um projeto para monitorar cheias e poluição em um trecho do rio Tietê que banha a capital paulista foi apresentado em maio à Secretaria de Desenvolvimento do Estado de São Paulo. Além de Ueyama, assinam a proposta outros pesquisadores do ICMC-USP e da Escola de Artes, Ciências e Humanidades (EACH) do campus USP Leste.

Batizado de REDE (de “rede de sensores para detectar enchentes”), o projeto propõe a instalação de no mínimo dez kits de monitoramento automático espalhados entre a ponte da Casa Verde e a ponte das Bandeiras.

O trecho foi escolhido porque engloba a confluência do Tietê com o córrego da avenida do Estado. Ao fazer medições antes e depois dessa junção será possível saber se o córrego aumenta ou não a poluição do Tietê, segundo Ueyama.

Essa instalação também ajudaria na formação de recursos humanos. O projeto inclui bolsistas de mestrado e de iniciação científica que iriam se familiarizar com as novas tecnologias envolvidas, como as redes de sensores sem fio e o modelo de componentes, o qual permite que partes específicas dos programas de computação empregados permaneçam isoladas e, com isso, possam ser alteradas e mesmo eliminadas com o sistema em funcionamento.

“Caso seja aprovado, será um ótimo teste”, disse Ueyama, que também prevê a divulgação desse protótipo a outras cidades paulistas sujeitas a enchentes.

Outros Estados também poderiam se beneficiar dessa tecnologia e adaptar os sensores de acordo com suas necessidades. “Isso é possível porque trabalhamos com software livre que pode ser modificado para atender cada usuário”, afirmou.

Metano e radioatividade
Ueyama trabalha agora no aprimoramento do equipamento e na ampliação de suas aplicações com a adição de novos sensores. “Com um sensor de gás metano, por exemplo, poderíamos inferir a quantidade de coliformes fecais presentes na água”, disse.

Pesquisadores da EACH-USP que participam do projeto sugeriram também a instalação de sensores de radiação. “Eles destacaram que produtos radioativos podem vazar para a atmosfera a partir de diversos caminhões que passam diariamente pela marginal do rio Tietê”, disse Ueyama, ressaltando que pode haver radiação no próprio rio, decorrente de contaminações.

A gestão de energia é outra preocupação da equipe de pesquisa, que tem procurado otimizar o funcionamento dos sensores. “Em período de estiagem as medições do nível de água podem ser mais espaçadas, de meia em meia hora, por exemplo, ao mesmo tempo em que as medições de poluição são enfatizadas”, disse.

Por outro lado, em períodos de chuva intensa as leituras que indicam a altura do rio devem ser mais frequentes. “Estamos trabalhando nesses ajustes”, contou o professor da USP em São Carlos.

Os pesquisadores também estudam outros materiais para a composição do sensor de pressão. Submetido a condições severas devido aos produtos químicos diluídos na água poluída, o instrumento pode sofrer corrosão mais rápido do que o normal e ter a sua vida útil reduzida.

Fonte: Fabio Reynol / Agência FAPESP