Afinal o que é uma rede de sensores sem fios? (Parte I)

Muito se tem falado nos dias de hoje em redes de sensores sem fios (RSSF) , devido à popularidade do termo Smart Cities, as cidades do futuro que faz recurso deste tipo de redes para tornar as cidades mais inteligentes.

As RSSF são vistas como a peça que faltava no puzzle das redes informatizadas não só por fornecer a capacidade de monitorizar o meio, bem como permitem a interação com o mundo real, além de que, este tipo de redes pode ser bastante modular, adaptando-se ao tipo de aplicação e objetivo final.

Mas afinal, o que é isso de Redes de sensores sem fios?

O que é um sensor? E uma mote?

Antes de mais, passemos à definição de sensor de acordo com o dicionário Priberam da Língua Portuguesa, “sensor é um dispositivo que permite adquirir, ler ou transmitir uma informação”. São ferramentas capazes de detetar/captar ações ou estímulos externos e responder em consequência. Estes aparelhos podem transformar as grandezas físicas ou químicas em grandezas elétricas.

É comum referir Sensor como um dispositivo de capacidade restrita que possuí um ou mais sensores com a capacidade de recolher determinados dados do meio em que se encontram, processá-los ou não e disseminá-los através de uma rede. Dispositivos estes que são denominados de Nós de uma rede de sensores sem fios, também conhecidos por Mote.

Normalmente são de dimensões reduzidas e apresentam sérias limitações no que concerne ao processamento, memória e bateria. Apesar de apresentarem a vantagem de terem um custo e tamanho reduzido, facilitando assim sua implementação e distribuição pelas mais diversas regiões, é essencial que se estude os melhores métodos para lidar com as suas restrições seja pelo fraco processamento ou pela quantidade de bateria que possuem.

Exemplo de um Mote TELOSB

Tipicamente a arquitetura de uma mote divide-se em cinco unidades:

Arquitectura Típica de um Mote

A unidade de Microcontrolador que é o núcleo do dispositivo e está diretamente ligada à sua capacidade de decisão. É projetado para consumir a menor energia possível devido às limitações que estes dispositivos apresentam. A funcionalidade desta unidade baseia-se no processamento dos dados recolhidos pelo sensor, decidindo e controlando para onde e quando são enviados esses dados, gerindo inclusive toda a informação que poderá receber de outros nós.

A unidade Memória define a RAM (random access memory), que dá suporte à unidade de microcontrolador e a ROM (read-only memory), usada para guardar os programas do dispositivo e os dados recolhidos pela unidade de sensor. Note-se que a velocidade de acesso e escrita na RAM é superior à da ROM, contudo, se existir alguma falha de energia no dispositivo, este pode perder todos os dados recolhidos e/ou analisados.

A unidade de Sensor contém todos os componentes que interagem e captam informação do mundo físico segundo vários parâmetros, sejam eles temperatura, humidade, luminosidade ou pressão. Possui uma unidade de conversão (ADC – Analogue-to-Digital Converter) com a função de converter os sinais analógicos, que são produzidos pelos sensores, para sinais digitais que são utilizados e processados pela unidade de microcontrolador. Os sensores podem ser desativados e ativados mediante a necessidade de uso ou simplesmente serem definidos para estar num estado de alerta diminuindo a sua atividade até ser estimulado por algum evento externo.

A unidade de Comunicação que, como o próprio nome indica, contém todos os componentes necessários para que os dispositivos de uma rede comuniquem entre si e a unidade de Bateria que fornece energia limitada ao dispositivo.

O que é uma rede de sensores sem fios?

O termo RSSF designa a interligação de um determinado número de equipamentos equipados com sensores com capacidade de observar o meio físico, podendo ou não conter certos mecanismos (conhecidos como atuadores) com capacidade de interagir com o ambiente como por exemplo as torneiras de água de alguns alarmes de incêndio.

Basicamente, é a distribuição de um conjunto de motes que recolhem dados e os comunicam para um determinado lugar para posterior análise. De um modo simples, o processo de uma RSSF baseia-se na recolha de dados através de sensores, transmitir os dados através de um determinado protocolo como por exemplo WiFi, ZigBee ou Bluetooth, receber e tratar os dados recolhidos em sistemas externos e possivelmente atuar segundo determinadas métricas.

Este tipo de redes tem-se demonstrado capazes de responder a problemas em diversas áreas. A Libelium, companhia especializada em desenvolvimento de sensores, possui uma variedade ampla de dispositivos, adaptáveis as mais diversas necessidades. Podemos verificar na infografia disponibilizada por esta empresa espanhola diversos tipos de aplicação de redes de sensores sem fios.

Aplicações de RSSF Segundo LIBELUIM

Num próximo artigo iremos dar alguns exemplos de aplicações de RSSF em Portugal. Esteja  atentos.