Introdução
O Power Saving PAC ICP DAS com Carregador Solar é uma solução integrada para telemetria remota e controle de pontos de I/O em aplicações industriais e utilities, combinando carregador solar, Mini I/O S7 opcional, modem 4G NB e GPS em um único equipamento. Neste artigo técnico abordamos arquitetura, funcionamento, normas aplicáveis (por exemplo, IEC/EN 62368-1 e referências de segurança elétrica), conceitos críticos como PFC (Power Factor Correction) e MTBF, além de orientações de instalação, integração SCADA/IIoT e manutenção. Palavras-chave principais: Power Saving PAC ICP DAS; secundárias: carregador solar, Mini I/O S7, modem 4G NB, GPS, telemetria remota.
O equipamento resolve a combinação de requisitos usualmente conflitantes em projetos de campo remoto: baixo consumo em idle (modo power-saving), autonomia via energia solar, conectividade celular de baixa potência e geolocalização por GPS para sincronização e rastreamento. A arquitetura típica é composta por um PAC de borda com firmware embarcado, uma entrada para painel solar e baterias, módulos de I/O plug-and-play (Mini I/O S7), modem 4G NB para comunicação M2M e receptor GPS para timestamping e ativo de segurança. Esses elementos permitem reduzir OPEX em instalações distribuídas.
A leitura deste documento é indicada a engenheiros de automação, integradores e compradores técnicos que precisam avaliar a adoção do Power Saving PAC ICP DAS em projetos de energia, saneamento, agronegócio e smart cities. Ao longo do texto há tabelas de especificações, comparativos, guias de instalação e exemplos de campo. Para aprofundar conceitos de telemetria e IIoT, veja também os artigos do blog LRI: https://blog.lri.com.br/telemetria-e-iot-em-utilities e https://blog.lri.com.br/eficiencia-energetica-em-sistemas-iot. Referência: para mais artigos técnicos consulte: https://blog.lri.com.br/
Introdução ao Power Saving PAC ICP DAS com Carregador Solar: O que é, para que serve e visão geral do produto
O Power Saving PAC ICP DAS é um Controller de Aquisição de Dados (PAC) otimizado para operação com fontes de energia limitadas, como painéis solares e baterias, incorporando estratégias de duty-cycle e modos de baixo consumo. Ele inclui um carregador solar com MPPT/curto-circuito protegido, conectividade celular via modem 4G NB, slot para Mini I/O S7 e receptor GPS para timestamping e localização. A proposta técnica é oferecer uma RTU de baixo consumo, resiliente e modular para suporte a diagnósticos locais e comunicação segura com SCADA/IIoT.
Na prática o PAC atua como gateway de borda: lê sensores analógicos/digitais, executa lógica local (alarmes, controle de válvulas, otimização de bombas) e reporta dados via 4G NB ou outras interfaces. Substitui soluções convencionais que exigem infraestrutura elétrica contínua e múltiplos equipamentos, reduzindo pontos de falha e simplificando integridade de dados. A modularidade (Mini I/O S7) permite dimensionar entradas/saídas conforme projeto, sem grandes alterações na instalação.
Tecnicamente o produto foi concebido para ambientes industriais com requisitos de conformidade eletromagnética e segurança, seguindo boas práticas de projeto (por exemplo, separação de alimentação lógica e I/O, proteção contra surtos e filtros de entrada). Sua aplicabilidade é imediata em cenários de telemetria remota, automação de ativos dispersos e monitoramento ambiental em indústrias 4.0.
O que é o Power Saving PAC ICP DAS e quais problemas resolve
O Power Saving PAC ICP DAS integra funcionalidades de RTU, gateway e controlador lógico programável (PLC-lite) com foco em eficiência energética. Resolve problemas frequentes como falta de alimentação AC no campo, necessidade de operação por horas/dias sem manutenção e a exigência de comunicação contínua com mínima energia (uso de 4G NB ou LTE-M). O suporte a GPS provê sincronização de registros e localização de ativos, fundamental para auditoria e compliance.
A solução elimina a necessidade de múltiplos gabinetes e controladores ao agregar carregador solar, controlador de carga, gestão de bateria e I/O modular. Em projetos de grande dispersão geográfica, reduz custo e complexidade logística, facilitando escalabilidade e manutenção. Para aplicações críticas, permite a implementação de estratégias de failover e redundância local de dados.
Sua arquitetura modular facilita a substituição ou upgrade de comunicações sem retrabalhos em I/O. Isso é valioso para OEMs e integradores que desejam padronizar o edge device e adaptar apenas a camada de conectividade conforme evolução tecnológica (por exemplo, upgrade de 4G NB para 5G ou integração com gateways LoRa/LPWAN).
Visão rápida de recursos e principais especificações
- Modularidade: suporte a Mini I/O S7 (plug-and-play) para expansão de entradas/saídas digitais e analógicas.
- Energia: carregador solar integrado (com MPPT), gestão de bateria e modo power-saving com consumo de standby reduzido.
- Comunicação: modem 4G NB (NB-IoT / LTE-M), interfaces Ethernet e serial (RS-485).
- Sincronização: receptor GPS com PPS para timestamping preciso.
- Robustez: projeto para faixa de temperatura industrial e proteção contra surtos/transientes.
- Normas e conformidade: referência a IEC/EN 62368-1, recomendações de EMC e práticas de segurança elétrica.
- Segurança: suporte a VPN/IPSec, TLS e autenticação para atualização remota.
Principais aplicações e setores atendidos pelo Power Saving PAC ICP DAS com carregador solar, Mini I/O S7, modem 4G NB e GPS
O equipamento atende setores que exigem instrumentação remota eficiente: energia (subestações remotas, medição de consumo), água e saneamento (telemetria de poços e estações elevatórias), petróleo & gás (monitoramento de poços e linhas), agronegócio (irrigação automatizada), telecom (sites rurais) e smart cities (monitoramento ambiental e iluminação pública). Em cada caso, o diferencial é a operação autônoma alimentada por energia solar e a comunicação resiliente via 4G NB.
Em utilities, por exemplo, o PAC substitui RTUs convencionais ao reduzir consumo e necessidade de manutenção em campo, proporcionando leituras mais frequentes e alarmes imediatos por 4G NB. Em agronegócio, a combinação de I/O local (Mini I/O S7) e GPS permite ações coordenadas por localização e leituras de sensores locais para controle de bombas e válvulas. Em smart cities, o dispositivo habilita projetos de sensores urbanos com instalação simplificada e baixa demanda de manutenção.
O produto é também adequado para OEMs que precisam de uma plataforma de borda compacta e certificável, oferecendo escalabilidade e integração com plataformas IIoT e SCADA. A robustez e conformidade com normas reduzem riscos em processos de aprovação técnica e auditoria.
Casos de uso por setor (resumo executivo)
- Energia: monitoramento de transformadores e interligações em áreas remotas; benefícios: redução de visitas de manutenção e detecção precoce de falhas.
- Água e Saneamento: telemetria de poços e estações elevatórias alimentadas por solar; benefícios: redução de consumo energético e continuidade operacional.
- Agronegócio: controle de irrigação com geolocalização de ativos; benefícios: melhor eficiência hídrica e programação baseada em local.
- Telecom: backup de sites com gestão de energia e monitoração de bateria; benefícios: maior SLA para sites rurais.
- Smart Cities: sensores de qualidade de ar, iluminação e monitoramento de tráfego; benefícios: implantação rápida e custos operacionais reduzidos.
Especificações técnicas do Power Saving PAC ICP DAS (Tabela de fácil leitura)
Apresentamos uma tabela consolidada com valores típicos e observações; consulte sempre a ficha técnica do modelo específico para valores nominais e certificações detalhadas.
| Item | Valor típico | Unidade | Observações |
|---|---|---|---|
| Alimentação (entrada DC) | 9–36 | Vdc | Faixa comum em DC industrial; proteção contra inversão |
| Consumo em modo power-saving | 10–50 | mA | Dependendo módulos e duty-cycle; valor representativo |
| Capacidade do carregador solar | 10–100 | W | MPPT recomendado; dimensionamento por projeto |
| Bateria suportada | 7–100 | Ah | Tipo chumbo-ácido / LiFePO4 dependendo do design |
| Opções Mini I/O S7 | 4–32 | canais | Digital e analógico (configuração modular) |
| Modem | NB-IoT / LTE-M | – | Suporte a bandas regionais; APN configurável |
| GPS | 1PPS | – | Time stamping <1 ms (dependendo sinal) |
| Temperatura de operação | -40 a +70 | °C | Grau industrial |
| Certificações | EMC / Segurança | – | Referência IEC/EN 62368-1; EMC industrial |
| MTBF estimado | 50,000–100,000 | horas | Variável por ambiente e ciclos térmicos |
| Proteção | Transientes / surtos | – | SPD e proteção contra sobretensão integrados |
Tabela de Especificações Técnicas (sugerida)
Recomenda-se adotar colunas: item | valor | unidade | observações, cobrindo alimentação, consumo em modo power-saving, capacidade do carregador solar, opções de I/O (Mini I/O S7), modem 4G NB, GPS, temperatura de operação e certificações. Isso facilita comparações e seleção técnica pelos engenheiros de projeto.
Notas técnicas e limites de operação
- Tolerâncias de tensão devem ser respeitadas: operar além da faixa DC (p.ex. 9–36 Vdc) pode comprometer o conversor interno e a capacidade de PFC; utilize supressores e fusíveis adequados.
- Recomendamos proteção contra surtos conforme IEC 62368-1 e práticas de aterramento para reduzir danos por transientes e garantir conformidade EMC.
- Para garantir MTBF e vida útil da bateria, dimensione o banco em função do perfil de consumo (consumo em standby x picos de transmissão 4G NB) e aplique temperatura ambiente como fator crítico para LiFePO4/Chumbo-ácido.
Importância, benefícios e diferenciais do Power Saving PAC ICP DAS com carregador solar, Mini I/O S7, modem 4G NB e GPS
A seleção deste PAC traduz-se em redução de TCO pela diminuição de visitas de manutenção, menor consumo de energia e maior disponibilidade operacional. Economias operacionais decorrem de menor necessidade de infraestrutura elétrica, uso eficiente de energia solar e transmissão otimizada via 4G NB (protocolos com overhead reduzido). Dados de impacto indicam redução de OPEX de 20–40% em projetos bem dimensionados, dependendo do ciclo de leitura e custo logístico da região.
Diferenciais técnicos incluem a integração nativa do carregador solar com gerenciamento avançado de carga (MPPT), o suporte modular Mini I/O S7 para integração rápida em painéis existentes, conectividade NB-IoT/LTE-M para cobertura extensa com consumo reduzido e GPS para sincronização de eventos críticos. Além disso, a oferta de suporte e firmware da ICP DAS garante compatibilidade com padrões industriais e atualizações seguras por OTA.
Do ponto de vista de qualidade, a conformidade com normas internacionais e os projetos com redundância elétrica e proteção contra surtos colocam o produto em posição competitiva frente a RTUs comerciais. A capacidade de integrar-se a arquiteturas SCADA e IIoT via protocolos padrão (Modbus/MQTT/OPC UA) facilita adoção em projetos existentes.
Benefícios operacionais e financeiros
- Redução de visitas de manutenção e custos logísticos.
- Menor consumo energético e autonomia prolongada com painéis solares.
- ROI acelerado em locais remotos onde alimentação AC é onerosa.
- Melhoria na qualidade de dados e resposta a alarmes, reduzindo tempo médio de reparo (MTTR).
Diferenciais frente ao mercado e padrões de qualidade
- Modularidade com Mini I/O S7 facilita customização por integradores.
- Foco em eficiência (power-saving) e compatibilidade com redes NB-IoT.
- Suporte técnico ICP DAS e documentação para certificações e auditorias.
- Projetado para ambientes industriais com provas de vida útil (MTBF) e proteção EMC.
Guia prático de instalação e uso do Power Saving PAC ICP DAS com carregador solar, Mini I/O S7, modem 4G NB e GPS
Antes da instalação, verifique requisitos de site: inclinação e orientação do painel solar, sombreamento, temperatura ambiente e cobertura 4G NB. Consulte o plano de manutenção previsto e requisitos de segurança (EPI) para trabalho em altura quando aplicável. Garanta que a infraestrutura de aterramento esteja conforme norma local e que células e fusíveis estejam dimensionados.
Na montagem mecânica, fixe o PAC em painel com dissipação térmica adequada e instale o carregador solar próximo à entrada de bateria para reduzir perdas. Faça cabeamento seguindo diagrama: painéis → controlador solar → banco de baterias → PAC; separar cabos de potência e sinais; usar bornes com proteção contra inversão e fusíveis em cada ramal. Para I/O, utilize Mini I/O S7 conforme manual para garantir isolamento galvânico onde necessário.
Para configuração inicial, acesse a interface web do PAC via Ethernet ou porta serial, ajuste APN do modem 4G NB, configure parâmetros de duty-cycle e thresholds de alarme, e sincronize o GPS. Ative mecanismos de segurança (TLS/VPN), configure logs locais e políticas de retenção. Testes funcionais (comunicação, I/O, consumo) são necessários antes da comissionamento final.
Preparação e checklist pré-instalação
- Materiais: ferramentas, fusíveis, cabos dimensionados, painel solar e baterias especificadas.
- Verificações: cobertura 4G NB no local, orientação solar, plano de aterramento e conformidade de espaço físico.
- Segurança: EPI, bloqueio de fonte, análise de risco para trabalhos em altura.
Passo a passo de montagem e cabeamento
- Fixe painel e unidade PAC; conecte painel ao controlador de carga (respeitar polaridades).
- Conecte baterias com proteção (fusível/dispositivo de isolamento) e cabos de bitola apropriada.
- Ligue I/O e verifique isolamento; se necessário instale supressores de surto em entradas sensíveis.
Configuração de firmware, rede e GPS
- Acesse interface e atualize firmware para versão suportada; verifique assinaturas digitais.
- Configure APN/4G NB, parâmetros de retransmissão e horários de wake-up para economia.
- Habilite sincronização via GPS e verifique qualidade de sinal (SNR) e horário UTC.
Testes funcionais e validação pós-instalação
- Teste comunicação com SCADA/IIoT (envio de pacotes Modbus/MQTT); valide latência e perda de pacotes.
- Verifique consumo em modo idle e durante transmissões para confirmar dimensões do banco de baterias.
- Execute simulação de falhas (queda momentânea de energia, perda de sinal) e confirme logs e rotinas de reconexão.
Integração do Power Saving PAC ICP DAS com SCADA e plataformas IIoT
O PAC suporta integrações típicas de mercado via Modbus TCP/RTU, MQTT e adaptadores para OPC UA, facilitando comunicação tanto para SCADA tradicional quanto para plataformas IIoT. Utilize MQTT com QoS configurado para otimizar uso de banda em 4G NB. Para interoperabilidade, mapeie tags e sinais com metadados (unit, scale, alarm thresholds) no momento da integração.
Arquitetura recomendada: PAC → Gateway/Edge (agrega múltiplos PACs) → Broker MQTT/Servidor SCADA → Nuvem IIoT. Em projetos com requisitos críticos, use redundância de comunicação e buffering local. A sincronização via GPS permite manter consistência de timestamps em ambientes distribuídos, essencial para análise correlacional e eventos.
Segurança é mandatória: adote VPN/IPSec para tráfego SCADA, TLS para MQTT e políticas de autenticação forte. Mantenha ciclo de atualização controlado (firmware OTA assinado) e planos de rollback. Documente acessos e credenciais para auditoria.
Protocolos e conectores compatíveis (Modbus, MQTT, OPC UA, etc.)
- Nativos: Modbus RTU/TCP, MQTT (TLS), HTTP(S), SNMP.
- Adaptadores: OPC UA via gateway; conversores para protocolos proprietários conforme necessidade.
- Recomendações: usar Modbus para integração legacy e MQTT para telemetria eficiente em dados de telemetria.
Arquitetura de integração: gateway, edge e nuvem
- Edge: PAC realiza pré-processamento e compressão de dados, reduzindo tráfego.
- Gateway: agrega fluxos e atua como buffer e conversor de protocolo.
- Nuvem: análise, visualização e histórico long-term; use retenção e políticas de compressão.
Boas práticas para segurança e confiabilidade na integração
- Criptografia de ponta a ponta, autenticação mútua e gerenciamento de chaves.
- Monitoramento de saúde do dispositivo (heartbeat) e provisionamento de alertas de falha.
- Testes de penetração e políticas de atualização controladas.
Exemplos práticos de uso do Power Saving PAC ICP DAS em campo
Caso 1 — Monitoramento remoto de poço de água com energia solar
Cenário: poço isolado com bomba controlada remotamente. Configuração: PAC com carregador solar, bateria de 50 Ah, Mini I/O S7 para leitura de nível e controle de bomba, modem 4G NB para telemetria periódica e GPS para localização. Resultado: redução de visitas e economia de energia com duty-cycle inteligente; disponibilidade aumentada pela estratégia de reinício automático e logs georreferenciados.
Caso 2 — Telemetria de estação de medição em linha de distribuição
Cenário: estação de medição em linha com necessidade de sincronização de leituras. Configuração: PAC com GPS para timestamping, comunicações via 4G NB e integração por Modbus/TCP a head-end SCADA. Resultado: leituras sincronizadas com precisão, melhoria na detecção de eventos de qualidade de energia e redução do erro de medição por timestamps inconsistentes.
Caso 3 — Rastreio de ativos com GPS e baixa energia
Cenário: unidades móveis ou containers que exigem rastreio esporádico. Configuração: PAC em modo deep-sleep com wake-up por timer/GPS motion detection; envio periódico via NB-IoT. Resultado: semanas de autonomia em baterias pequenas, precisão suficiente para logística e compliance.
Comparações técnicas: Power Saving PAC ICP DAS vs produtos similares da ICP DAS e concorrentes
Compare por critérios: consumo em idle, suporte a energia solar, modularidade de I/O, tipo de modem (NB-IoT vs LTE), capacidades GPS e robustez. Modelos concorrentes costumam requerer módulos externos para carregamento solar ou não oferecerem Mini I/O plug-and-play, aumentando complexidade e custo. A linha ICP DAS se destaca pela integração e documentação para integradores.
A tabela comparativa a seguir sugere estrutura para avaliação e decisão.
| Modelo | Consumo (idle) | Conectividade | I/O | Aplicação ideal |
|---|---|---|---|---|
| Power Saving PAC (ICP DAS) | 10–50 mA | NB-IoT / LTE-M + Ethernet | Mini I/O S7 modular | Telemetria remota com energia solar |
| Modelo ICP DAS X | 30–80 mA | 4G Cat1 | Expansível via módulos | Sites com alimentação AC |
| Concorrente Y | 50–120 mA | LTE/3G | I/O fixa | Aplicações convencionais com infraestrutura |
Erros comuns na seleção e configuração — como evitá-los
- Subdimensionamento do banco de baterias: sempre validar consumo pico (transmissão 4G) e ciclos de carga.
- Ignorar cobertura NB-IoT local: fazer levantamento de sinais em campo antes da compra.
- Configurar APN incorreto ou políticas de sleep inadequadas: testar em bancada e em campo.
Manutenção, troubleshooting e recomendações técnicas avançadas
Rotina de manutenção preventiva inclui verificação de conexões do painel solar, estado de baterias, atualização de firmware e leitura de logs de energia. Recomenda-se calendário semestral para inspeção física e anual para testes de capacidade de bateria. Substituições programadas aumentam MTBF efetivo do sistema.
Para troubleshooting, colete logs de transmissão, intensidade de sinal celular (RSSI/SNR), status GPS e métricas de carga solar (tensão e corrente). Use ferramentas ICP DAS para leitura de logs locais e execução de testes de loop. Em falhas de comunicação, isole camadas: hardware, modem e rede de transporte.
Logs e ferramentas de diagnóstico devem ser acessíveis via interface web e/ ou utilitários ICP DAS. Para problemas persistentes, aplicar reset controlado, atualizar firmware com assinatura válida e, se necessário, ativar modo de debug com maior verbosidade.
Logs e ferramentas de diagnóstico
- Acesse logs via interface web; exporte para CSV para análise.
- Métricas úteis: consumo instantâneo, histórico de transmissões, GPS lock time, RSSI/SNR.
- Ferramentas: utilitários de console e SDK ICP DAS para integração customizada.
Soluções para problemas de conectividade e energia
- Se perda frequente de 4G NB: verifique APN, firmware do modem e cobertura; considerar antena externa.
- Para queda de energia: revisar dimensionamento do painel e banco de baterias, checar conexões e diodos de bloqueio.
- Para variações térmicas: use compartimentos ventilados ou aquecimento local para baterias em ambientes frios.
Conclusão
O Power Saving PAC ICP DAS com Carregador Solar, Mini I/O S7, modem 4G NB e GPS é uma solução robusta e modular para projetos de telemetria remota e automação em ambientes com disponibilidade energética limitada. Seus principais benefícios são autonomia energética, redução de OPEX, conectividade eficiente e integração facilitada com SCADA e plataformas IIoT. Para aplicações que exigem essa robustez, a série Power Saving PAC da ICP DAS é a solução ideal. Confira as especificações detalhadas e opções de compra em: https://www.lri.com.br/comunicacao-de-dados/power-saving-pac-com-carregador-solar-minios7-opcional-modem-4gnb-e-gps.
Se desejar explorar alternativas ou solicitar uma avaliação técnica para um projeto específico, consulte a página de produtos ICP DAS na LRI: https://www.lri.com.br/comunicacao-de-dados e entre em contato com nossa equipe técnica. Incentivamos comentários e perguntas técnicas — deixe sua dúvida abaixo para que possamos responder com exemplos práticos ou análises de projeto.
