Desenvolvimento de um sistema de supervisão, controle e manutenção baseado em condição para usinas de geração solar fotovoltaicas usando o conceito IoT

Abstract

Nos tempos atuais, onde a energia elétrica é um bem essencial para a vida humana, praticamente todo tipo de trabalho e lazer dependem dela. Assim, o consumidor investe em micro geração solar visando basicamente dois objetivos: economia na fatura e/ou energia ininterrupta (no-break solar), e espera o retorno satisfatório, que depende fundamentalmente do bom funcionamento dos equipamentos. Entretanto, a maioria dos consumidores não são técnicos e os equipamentos são complexos, resultando na fragilidade da operação e manutenção do sistema. Assim, surgiu a ideia de um sistema de baixo custo que pudesse ser instalado mesmo em pequenas usinas, mas que fosse capaz de proporcionar as funcionalidades de supervisão, controle e monitoramento de condição de forma confiável e amigável, agilizando a detecção e resolução de anomalias que porventura ocorram. Desta forma, este trabalho possui três objetivos principais: 1. Desenvolver um sistema de supervisão, controle e manutenção baseada em condição de baixo custo aplicado a pequenas usinas de geração solar fotovoltaicas; 2. Desenvolver um protocolo de comunicação padronizado para supervisão e controle, dentro do contexto da monitoração de condição, utilizando as redes IP; 3. Integrar o ambiente da usina com a Web usando os recursos do Protocolo HTTP, computação em nuvem e as orientações do Modelo de Arquitetura de Software REST. A metodologia é baseada em: 1. Desenvolvimento e montagem de módulos eletrônicos de baixo custo para sensoriamento e controle; 2. Sistemas operacionais e ambientes de desenvolvimento de software de última geração, que possam ser obtidos sem custos; 3. Computadores e controladores de placa única de baixo custo e alta confiabilidade; 4. Recursos simples e robustos de inteligência artificial para implementar os procedimentos de manutenção baseada em condição; 5. Protocolos de comunicação dentro do conceito de Internet das Coisas (CoAP e HTTP); 6. Recursos de Computação em Nuvem de baixo custo. O sistema realiza quatro tarefas principais: 1. Monitora as condições de operação de cada equipamento; 2. Toma as medidas necessárias para proteger os equipamentos, se necessário; 3. Disponibiliza o acesso local (Intranet) e remoto (Internet) às informações da usina por clientes HTTP; 4. Permite o envio de comandos para a usina por clientes HTTP locais ou remotos. Este sistema foi instalado em uma usina de geração fotovoltaica híbrida de 160KWh/mês, e está sendo testado e ajustado, permitindo a visualização em tempo real das informações da planta, auxiliando na verificação das condições dos equipamentos e evitando que as anomalias na operação reduzam a capacidade de geração de energia e causem danos aos equipamentos.