Monitorização e controlo em ambientes industriais através de rede de sensores sem fios

Abstract

Ao longo dos últimos anos tem existido um elevado crescimento na utilização de dispositivos de comunicação sem fios, em que se destacam as redes de sensores sem fios, com elevado número de possíveis aplicações, nas mais diversas áreas, sendo cada vez mais uma realidade no quotidiano das pessoas e da indústria. As redes de sensores sem fios têm como principal objetivo o encaminhamento dos dados sensoriais recolhidos por determinados nós da rede para outros nós da rede (e.g., dados recolhidos pelos sensores de um dispositivo terminal e enviados para uma estação base). Nesta dissertação, foi realizado um projeto que consiste no estudo, desenvolvimento e testes de uma rede sem fios ZigBee, para controlar e monitorizar equipamentos em ambiente industrial. A implementação desta rede surge como um processo de substituição da rede cablada existente e dos dispositivos que controlam os equipamentos. Esta implementação foi feita utilizando plataformas de hardware e software da Texas Instruments e o IDE NetBeans. Numa fase inicial foram realizados testes para avaliação da taxa de erros na transmissão num ambiente industrial, de forma a poder viabilizar o projeto. Foi desenvolvido código para dispositivos do tipo router ZigBee com a capacidade de controlar equipamentos de refrigeração, recolher os dados dos sensores que lhe estão associados, e enviá-los pela rede até ao seu destino, diretamente ou por intermédio de outros routers. Foi desenvolvido também um coordenador ZigBee ligado a um PC que, através de uma interface gráfica com o utilizador, tem a capacidade de monitorizar e controlar todos os routers existentes na rede.

Over the past few years there has been a substantial increase in the use of wireless communication devices, in particular wireless sensor networks, with a wide range of possible applications in the most diversified areas, becoming a constant reality in people’s life and industry. Wireless sensor networks are meant to forward the collected data from some network nodes to other nodes (e.g., data collected from the sensors of a terminal device and sent to a base station). In this dissertation, a project has been developed aiming at studying, develop and testing a ZigBee wireless network, to control and monitor equipment in an industrial environment, replacing the existing cables and devices that control those equipments. The implementation was made using hardware and software platforms of Texas Instruments and the NetBeans IDE. In an early stage, evaluation tests of the transmission error rate were conducted in an industrial environment. ZigBee router devices were developed with the capacity to control cooling equipments, collect data from the sensors associated with it, and send them through the network to their destination, directly or through other routers. A ZigBee coordinator connected to a PC was also developed, enabling the monitoring and control of all existing routers in the network through a graphical user interface.