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TÍTULO: SISTEMA DE ALERTA CONTRA ENCHENTES TÍTULO:
CATEGORIA: CONCLUÍDO CATEGORIA:
ÁREA: ENGENHARIAS E ARQUITETURA ÁREA:
SUBÁREA: ENGENHARIAS SUBÁREA:
INSTITUIÇÃO: UNIVERSIDADE DE FRANCA INSTITUIÇÃO:
AUTOR(ES): ALISSON SILVA SOUZA AUTOR(ES):
ORIENTADOR(ES): ANDRÉ MÁRCIO DE LIMA CURVELLO, FLAVIO LUIZ DOS SANTOS DE SOUZA ORIENTADOR(ES):
COLABORADOR(ES): DAVITEC, TELIT COLABORADOR(ES):
1. RESUMO
O presente trabalho versa sobre os problemas, riscos, prejuízos e estatísticas decorrentes da inundação em centros urbanos. Deste modo o objetivo do trabalho foi o desenvolvimento de um sistema que possibilita a notificação da população através de alertas evitando desastres civis. Para tanto, foi criado um protótipo para estudos e análises, considerando a simplicidade, eficiência a custobenefício da solução. Os resultados obtidos satisfizeram os objetivos propostos pelo trabalho possibilitando até mesmo comunicar as centrais de emergências.
2. INTRODUÇÃO
Considerase uma enchente, quando o volume da água de um rio chega á sua vazão máxima resultando no limiar de seu transbordo. Já a inundação, é o resultado da água do rio ultrapassando a sua capacidade máxima do leito do rio, chegando a transbordar e alagando as regiões próximas. Quando o rio não está caracterizado por enchente ou inundação, a condição do rio é dada por normal, onde o volume de água encontrase abaixo do nível de seu leito (DOWEL E LICCO, 2015), conforme ilustrado na Figura 1.
Figura 1: Diferenciação entre enchente, inundação e alagamento
Decorrente ao crescimento e da massiva concentração de pessoas, em centros urbanos, essas palavras, enchente e inundação, juntamente com os seus conceitos e definições passaram a fazer parte do dia a dia de famílias e milhares de civis que habitam nessas regiões.
Um desastre natural é ocasionado, quando um fenômeno, natural, ocorre em locais habitados, resultando em danos civis (materiais e humanos), prejuízos sociais e econômicos, dificultando o desenvolvimento e crescimento local. Segundo os dados da Organização das Nações Unidas (ONU), neste século, mais de 2,8 bilhões de pessoas já sofreram com desastres naturais causando um prejuízo superior a 1,7 trilhões de dólares, além de milhares de vidas perdidas. No Brasil, mais de 45% dos municípios da Região do Sudeste do país, já sofreram com inundações, segundo o levantamento do IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (TANAKA, 2016).
A ONU Organização das Nações Unidas, registra alguns tipos de prejuízos econômicos, porém o impacto de um desastre natural é imensurável. Os dados da ONU de 1995 até 2015, ilustrado no Gráfico 1, mostra que as inundações apresentam uma parcela significativa em termos de pessoas mortas por desastres naturais (TANAKA, 2016).
Gráfico 1: Pessoas mortas por algum tipo de desastres
Fonte: TANAKA, 2016
O Sistema de Alerta de Eventos Críticos (SACE) que foi desenvolvido pelo Serviço Géologico do Brasil e esta implantado em algumas bacias de alguns rios da Região Norte do País. O projeto desenvolvido e implantado pelo órgão tem a função de monitorar bacias e rios, coletando dados e transmitindoos a um servidor onde são processados e analisados.
Conforme previsto no artigo 182 da Constituição Federal, umas das principais e importantes funções das cidades “é garantir o bemestar e a segurança dos seus habitantes”, o que salienta a importância do desenvolvimento de soluções neste seguimento.
OBJETIVOS
Projetar e desenvolver um sistema inteligente capaz de identificar os níveis d'água de um córrego ou rio e armazenar os dados coletados, por sensores, devese tomar providencias a fim de notificações e alertas a população, quando os níveis d'água apresentarem riscos provocando enchente ou inundação, desta forma evitando problemas civis e sociais.
METODOLOGIA
Foi escolhido o método de pesquisa aplicada por ter o objetivo de resolver problemas ou necessidades concretas imediatos (VILAÇA, 2010).
Após a verificação da importância da pesquisa afim de combater os riscos que a inundação provoca, este trabalho busca desenvolver um mecanismo de monitoramento e notificação a desastres naturais, através de um sistema inteligente de custobenefício.
O sistema será submetido a uma simulação em protótipo onde é possível realizar variações constante nos níveis d’água. O sistema irá monitorar o volume d’água durante a situação, com base nas leitura o sistema deverá notificar os níveis característicos d’água.
DESENVOLVIMENTO
Para simular o fenômeno natural foi produzido um protótipo, ilustrado na Figura 2, a estrutura representa um rio. A calha, ilustrada no item D da Figura 2, representa o curso do rio havendo 9,5 cm de profundidade. Para proporcionar e gerar a correnteza do rio, foi elaborado uma estrutura, suporte e apoio, inclinada possibilitando o deslocamento da água, conforme é possível visualizar nos itens A e B da Figura 2. A comporta, item C da Figura 2, é utilizada afim de controlar o fluxo e a vazão da água no rio.
Figura 2: Protótipo, comporta, calha e estrutura da calha e desenhos em 3D Fonte: O autor
Para o sistema de monitoramento, foi desenvolvimento um software para o microcontrolador ESP8266, ilustrado na Figura 3 item B, que é alimentado por dados coletados por um sensor ultrassônico, o HCSR04, conforme demonstrado na Figura 3 no item C. O sensor é responsável por medir o nível d’água que corre no rio. Desta forma, o volume da água acenderá um conjunto de três LED’s de cores distintas, Azul, Amarelo e Vermelho, a qual cada cor representa os níveis d'água no rio (normal, enchente e inundação). A cor azul representa que o nível de água está normalizado e não apresentando riscos de enchentes ou inundações. Quando o nível de d’água atingir níveis de uma enchente o LED de cor Amarelo é aceso. Se o LED de cor Vermelho for acionado, o nível de d’água já esta crítico e o local já esta inundado. Em condições normais do nível do rio, o LED Azul estará acesso, indicando que o nível da água é inferior á 5 cm (para o ambiente simulado). Ao passar do nível normal para enchente, o LED Amarelo será ativado, neste caso o nível d’água estará entre 5,1 cm e 9,5 cm (em ambiente simulado), e por fim quando tiver prestes a ultrapassar a vazão máxima do leito do rio que resultará em
inundação o sistema acenderá o LED vermelho, nível da água superior á 9,5cm. Figura 3: Sistema inteligente IoT (Internet of Things ) Fonte: O autor
O sistema funciona com a sinalização de LED’s, ilustrado na Figura 3, indicado no item D. Como já explicado neste trabalho, para tal funcionamento é necessário fazer o armazenamento de dados. O sistema é composto por um microcontrolador ESP8266, de acordo com Curvello (2015) o módulo ESP8266 apresenta baixo consumo de energia e com suporte WiFi, que terá a função de se comunicar com o sensor HCSR04, capaz de detectar e medir o nível d’água do rio, que será armazenado pelo microcontrolador e transmitido pelo módulo HE910 da TELIT, demonstrado na Figura 3, apontado no item A, com ele será possível aplicar o projeto em âmbito real, além de contar com uma chamada de voz (ligação telefônica) agregando valor a aplicação.
O diferencial do projeto é a ligação telefônica, está ligação será de emergência, após ser detectado a inundação na região, notificando a central de emergência (bombeiro, polícia, guardascivis dentre outros). Esta chamada é executada pelo módulo HE910, que tem o número predeterminado em sua memoria para realizar a chamada.
RESULTADOS
A Figura 4 apresenta os valores prédeterminados que o microcontrolador (ESP8266) interpreta, para dar o feedback
ao sistema
sinalizar os LED’s conforme a leitura do sonar. Com base nesta interpretação de analogia dos níveis d’água (Normal, Enchente e Inundação) o Gráfico 2 passa a ser compreensível e interpretativo dos resultados coletados nos experimentos.
Figura 4: Parâmetros de interpretação Fonte: O autor
O Gráfico 2 apresenta o resultado dos dados coletados no experimento utilizando o ambiente simulado. Conforme é possível observar, o sistema pode perceber as variações dos níveis d'água do rio. O Gráfico 2, é divido em 3 partes, sendo cada uma representante de um nível do rio, normal (valores maiores que 25cm), enchente (menores ou igual á 25 cm e maiores que 20cm) e inundação (valores menores ou igual a 20cm).
Gráfico 2: Valores mensurados pela simulação
Fonte: O autor
Em virtude dos testes realizados, problemas foram encontrados, sendo uma pequena variação na leitura do sensor ultrassônico chegando próximo a 1,5 cm. Talvez esta sensibilidade do sensor não seja significativa em uma aplicação real, no entanto considerando o ambiente simulado, para as dimensões da calha o valor é expressivo. Este problema foi contornado em software.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Os objetivos propostos foram cumpridos, possibilitando desenvolvimento de um sistema capaz de sinalizar condições de riscos apresentados por um rio, enchentes e inundações. Possibilitando a notificação dos moradores da região evitando desastres e prejuízos desses moradores. O sistema, do presente trabalho, suporta a notificação de centrais de emergência após a inundação.
FONTES CONSULTADAS
CURVELLO, A. Apresentando o módulo ESP8266. 2015. Disponivel em: <http://www.embarcados.com.br/moduloesp8266/>. Acesso em: 23 ago 2016. DOWEL, S; LICCO, E. Alagamentos, Enchentes Enxurradas e Inundações: Digressões sobre seus impactos sócio econômicos e governança. 2015.
Disponivel em:
<http://www.sp.senac.br/blogs/revistainiciacao/wpcontent/uploads/2015/12/110 _IC_artigo.pdf>. Acesso em: 23 ago 2016.
TANAKA, L. C. SISTEMAS DE MONITORAMENTO E ALERTA DE INUNDAÇÃO URBANA E SEUS EFEITOS NO DESENVOLVIMENTO LOCAL: um estudo orientado pela Design Science Research. 2016. 122f. Dissertação (Mestrado) – Curso de Mestrado em Desenvolvimento Regional, Centro Universitário Municipal de Franca, Franca (SP), 2016.
VILAÇA, M. L. C. Pesquisa e ensino: considerações e reflexões. 2010.
Disponível em:
<http://www.uniabeu.edu.br/publica/index.php/RE/article/viewFile/26/pdf_23>. Acesso em: 01 maio 2016.
SACE Sistema de Alerta de Eventos Críticos. [s.d] . Disponível em: <http://www.cprm.gov.br/sace/>. Acesso em: 25 ago 2016.
