MÓDULO DE GERENCIAMENTO

Conforme abordado anteriormente, o módulo de gerenciamento é um dispositivo intermediário entre o sistema de aquisição de parâmetros e controle da luminária (SM) e o sistema supervisório (SS). Na Figura 37 é possível observar os componentes pertencentes ao módulo gerenciador. O presente equipamento contém uma interface ethernet com a finalidade de permitir a troca de dados com o sistema supervisório, sensores de temperatura e umidade para prover informações sobre as condições climáticas, um cartão de memória para armazenamento de dados das várias luminárias conectadas a ele, interface de comunicação entre o módulo gerenciador e os módulos inteligentes e um sistema para prover trabalho ininterrupto mesmo quando não existir energia vindo da rede elétrica.

Uma vantagem acerca da utilização de um dispositivo para gerenciamento descentralizado está no fato da diminuição do tráfego de informações até a central de supervisionamento, maior confiabilidade no envio e recebimento de dados, uma vez que apenas um controlador envia informações de um conjunto de luminárias para o sistema de supervisionamento, e finalmente, o aumento da flexibilidade, uma vez que é possível estabelecer comunicação via celular, tablet e computador para uma determinada luminária, ou seja, individualmente, ou até mesmo para um conjunto de luminárias.

Processador _USART/ Zigbee Sensor de umidade Sensor de temperatura Interface Ethernet GPS Fonte de alimentação e proteção CA /CC Bateria Memória externa Entrada AC

Figura 37 – Esquemático simplificado do módulo gerenciador (CM).

Utilizou-se o microcontrolador TM4C1294 (TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED TM4C1294, 2014) operando em 120 MHz e seus principais atributos podem ser verificados na Tabela 15. Nota-se que o mesmo possui maior capacidade de processamento e desempenho se comparado ao microcontrolador pertencente ao módulo SM.

Tabela 15 - Atributos relevantes do microcontrolador TM4C1294.

Propriedades Característica

Núcleo ARM Cortex-M4 CPU

Memória Flash 1 MB

Memória RAM 256 KB

Memória EEPROM 6 KB

Desempenho 150 DMIPS – 120 MHz

Conversores Analógico-Digital 12-bit módulos ADC

Comunicação Serial UART 8 módulos

Saídas PWM 8 saídas

Ethernet MAC 10/100 Ethernet MAC

Utilizou-se um módulo de localização GPS com a finalidade de facilitar a localização das luminárias dentro das cidades, permitindo que operadores e técnicos de campo saibam com maior precisão onde os equipamentos estão instalados, oferecendo dessa forma agilidade na solução de possíveis problemas tanto na rede quanto nas luminárias. Utilizou-se o sensor NEO- 6 Series, ideal para aplicações que necessitam de menor consumo de bateria. Outra funcionalidade inerente a este módulo diz a respeito da utilização do sinal PPS (sigla do inglês

Pulse per Second) do GPS, uma vez que torna necessário garantir a sincronização temporal dos

dispositivos geograficamente distantes, permitindo assim uma análise trifásica através dos dados monofásicos sincronizados.

A finalidade do sensor de temperatura e umidade é de prover ao sistema de gerenciamento e monitoramento confiança nas medições, visto que em certas condições meteorológicas, o envio de dados entre dispositivos pode ser prejudicado. Adicionalmente, possibilita a validação na detecção de distúrbios na rede elétrica. Usou-se o sensor DHT11 devido ao fato de ser previamente calibrado, não necessita de componentes extras, apenas um resistor de “PULL- UP” no pino de leitura. Este utiliza internamente um sensor capacitivo e um termistor para medir umidade e ar circundante, respectivamente. E como saída produz um sinal digital no pino de dados. Como desvantagem, cita-se o tempo lento de resposta de obtenção de novos dados, que é a cada 2 segundos. A temperatura é dada em graus Celcius (°C) e a umidade relativa em percentual (%). Adicionalmente, oferece rápida resposta, capacidade anti-interferência, custo- efetividade e é facilmente integrado a um microcontrolador.

O dispositivo CM ainda conta com um sistema de armazenamento que serve como backup dos dados recebidos dos módulos SM, garantindo assim redundância de informações e protegendo o sistema contra possíveis falhas.

O esquemático elétrico deste módulo descentralizado é mostrado na Figura 38. Neste dispositivo, além das funcionalidades já mencionadas, foi inserido também uma chave DIP para possibilitar configurações locais, caso seja impossível acessar o supervisório.

Figura 38 - Esquemático elétrico do dispositivo CM.

O fluxograma simplificado do algoritmo do dispositivo CM pode ser visto na Figura 39. Como pode ser observado, o programa é basicamente dividido em um laço principal e em três interrupções: ZigBee, USB e Ethernet. No laço principal é realizada primeiramente a inicialização dos dispositivos e configuração tanto da Ethernet quanto da porta USB. Em seguida, é feita uma leitura dos sensores presentes no protótipo do dispositivo CM, os quais são o GPS e o sensor de umidade e temperatura. Observa-se ao final que a USB é sempre mantida ativa através de um loop infinito, garantindo que os dados sejam sempre armazenados.

Inicialização dos dispositivos Configuração do USB Configuração da Ethernet Configuração das portas seriais

Leitura dos sensores

Mantêm USB ativa

Enquanto 1 Interrupção da USB Verifica novo dispositivo Existe? Enumerar novo dispositivo Verifica se dispositivo foi removido Verifica se existe conexões e realiza ações Verifica se existe informações para o servidor WEB Existe? Existe?

Envia página via ethernet

Verifica se existem chamadas para funções

internas a serem executadas no CM

Verifica se existe conteúdo passado para o Servidor via

URL Interrupções Laço Principal Sim Não Sim Sim Não Não Verifica se existe conexões seriais Existe? Chama função apropriada para tratamento ZigBee USB

Interrupção da USB Interrupção da Ethernet

Ethernet

Interrupções

Figura 39 – Fluxograma do algoritmo simplificado do CM.