MONITORAMENTO AMBIENTAL SOBRE LEITO HOSPITALAR

Meu nome é Pedro Arns Junior e vou falar sobre meu projeto de Tese de Conclusão Cientifica defendido em 2019 no curso de Ciencias da Computação pela UNESC - Universidade do Extremo Sul Catarinense, no qual me formei em Bacharelado em Ciencias da Computação no ano de 2020.

TRABALHO DSESENVOLVIDO

No começo do projeto prático utilizou-se o Arduino BlackBoard Uno para a leitura dos sensores, mas devido a placa ter pouca memória flash de 32 KB de armazenamento foi trocado pela placa Arduino BlackBoard Mega 2560 R3 que tem memória flash de 256KB, usado junto com o Ethernet Shield W5500 encaixado na placa Arduino BlackBoard Mega 2560 R3.

Após dois meses conseguiu-se terminar a parte dos sensores no hardware, e fazer funcionar o sensor de luz BH1750 que dava conflito com o módulo micro SD embutido no Ethernet Shield que usa, também as portas SDL e SDA, que são as mesmas portas usadas no sensor de luz BH1750 foi conectado os sensores nas portas SDL e SDA que ficam localizadas logo após a porta AREF mostrado na figura 10 abaixo, que contem no Ethernet Shield W5500, Arduino Mega 2560 e Arduino Uno. Os dados dos sensores são salvos no cartão micro SD no modulo embutido no Ethernet Shield W5500.

LEITURA E GRAVAÇÃO DOS DADOS

Para o projeto final utilizou-se o Arduino BlackBoard Mega R3 para a leitura dos sensores de Umidade, Temperatura e Luminosidade, salvando os dados dos sensores em um cartão micro SD, junto com o Arduino Ethernet Shield W5500 para comunicação dos sensores via web, utilizando endereço MAC e IP para mostrar os dados no navegador web.

Na imagem abaixo mostra o código datalogger para salvar os dados dos sensores no cartão micro SD:

Figura 13 mostra os dados dos sensores salvos em arquivo txt no cartão micro SD:

O código para o funcionamento dos sensores foi utilizado a IDE Arduino, que é programado em linguagem Wiring baseado na linguagem C++, esse código é carregado para dentro da memória do Arduino BlackBoard Mega 2560 R3, através de um cabo USB conectado ao Arduino e no PC.

ARMAZENAMENTO NA NUVEM

Para a gravação dos dados dos sensores foi utilizado o servidor na nuvem, chamado ThingSpeak, que é um serviço de plataforma de análise de IoT que permite agregar, visualizar e analisar fluxo de dados ao vivo na nuvem. O ThingSpeak, fornece visualizações instantâneas dos dados postados pelos seus dispositivos no ThingSpeak. Com capacidade de executar o código MATLAB no ThingSpeak, pode- se executar a análise e o processamento on-line dos dados à medida que entram (2019, tradução nossa).

O ThingSpeak, além de salvar os dados, pode ler os dados, podendo ser programado dentro do código na IDE Arduino, utilizando-o para salvar os dados na nuvem com capacidade de salvar 3 milhões de dados, mostrando-os em forma de gráfico, com horário junto.

Coleta feita no ThingSpeak na data de 24/10 pelo sensor de Umidade às 13:30:04 foi de 72.5% e queda para 66.1% às 17:53:34 e 67.3% às 15:45:47, a temperatura foi de 26.5 ℃ às 13:24:37, 26.9 ℃ às 14:16:56 e 27.1 ℃ às 16:15:50 conforme a figura 14.

Índice calor Celsius ficou 28.19 ℃ às 13:30:04, 29.09 ℃ às 15:36:53 e as 16:21:54 cai para 29.04 ℃ e luminosidade 64.17Lx às 13:32:48 e às 14:30:53 subiu para 100.83Lx e cai para 50Lx às 15:05:01 e sobe novamente às 15:13:53 para 100.83 Lx e às 16:24:56 cai para 33.33 Lx conforme figura 15.

Na mesma data a umidade ficou em 66.9% às 18:10:50 e 67.5% às 19:19:30 e 68.2% às 21:05:1,4 a temperatura ficou em 27.2 ℃ às 17:51hs e 17:54hs e às 19:26hs teve queda de 26.9 ℃ e às 21:08 ficou em 26.8 ℃ conforme a figura 16.

Índice calor Celsius foi de 28.86 ℃ às 17:54hs, às 19:53hs sobe para 28.93 ℃ e às 21:12 ficou em 28.6 ℃. A luminosidade ficou em 79.17Lx às 19:19hs e cai em 0Lx das 19:56hs até às 20:27hs, e sobe novamente às 20:30hs para 79.17Lx e às 21:19hs fica em 76.67Lx conforme a figura 17.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Os resultados obtidos nos testes realizados da coleta dos dados dos sensores, no período de 6 dias, através da aplicação na nuvem, e tomado como exemplo os dados do dia 14/10 mostrou que a umidade sofreu uma oscilação de 71% das 17:55hs até as 18:00hs e queda de 70.5% às 18:00hs, e volta a oscilar das 18 as 18:05hs como mostra no gráfico. Já a temperatura foi em 25.8 ℃ próximo à 17:50hs permanecendo estável até às 18:05hs conforme verifica no gráfico da figura 18.

O Índice de calor estacionou acima de 27.1 ℃, permanecendo estável até além das 18hs. A luminosidade se elevou a 80 Lx das 17:50hs até as 18hs, quando sofreu uma queda para 60 Lx, subindo novamente para 80 Lx as 18:05hs em diante, conforme pode ser verificado na figura 19.

CONCLUSÃO

Usou-se, no presente trabalho o Arduino Blackboard UNO R3, para testes dos sensores de umidade, temperatura e luminosidade. Simultaneamente usou-se o módulo micro SD para gravar os dados dos sensores num arquivo do cartão SD. Os sensores funcionando utilizou-se o Ethernet Shield W5500 acoplado ao Arduino Blackboard. Ao testar este módulo com todos os sensores ligados observou- se falta de memória pôr o Arduino Blackboard ter só 32KB de memória flash e devido a essa deficiência optou-se pela substituição para um Arduino Blackboard Mega 2560 R3 no qual possui 256KB de memória flash, conseguindo dessa maneira usar juntamente com o Ethernet Shield. Ocorreu um conflito com sensor de luminosidade na porta SCL, SDA devido ao modulo micro SD embutido no Ethernet Shield utilizar o mesmo sistema, o impasse foi resolvido com o uso das portas SCL e SDA que ficam localizadas depois da porta AREF, permitindo a leitura dos sensores via endereço IP do navegador.

Pela coleta de dados da plataforma em nuvem ThingSpeak, visualizou-se e analisou-se o fluxo de dados online do link que o ThingSpeak fornece. Cadastrando- se com um endereço de e-mail da universidade foi possível configurar o ThingSpeak para a leitura dos sensores e comunica-los ao Arduino usando a porta 80 do MAC, para execução no Arduino Ethernet Shield. Assim pode-se coletar os dados dos sensores e gravar na nuvem e ao mesmo tempo gravar no cartão micro SD, sendo assim um Backup caso a internet não esteja online.

Como sugestão para trabalhos futuros, recomenta-se a implementação do sensor de gás para detectar fumaça, gases tóxicos e a criação de uma mensagem de alerta avisando quando os valores estiverem fora dos limites pré-estabelecidos.

Informações sobre o códiogo do projeto esta disponivel no link abaixo:

Código do Projeto