visualização de dados na nuvem: A solução da ICP DAS foi adotada para monitorar remotamente as fundações de turbinas eólicas distribuídas pelo Reino Unido, com coleta de dados de vibração em tempo real, transmissão via 3G/4G e gerenciamento centralizado por IoTstar.
Introdução
O cliente é um dos principais contratados especializados em manutenção de ativos para edifícios e estruturas no Reino Unido, oferecendo reformas, reparos e manutenção periódica de estruturas de concreto. Devido ao grande peso das turbinas eólicas, o solo sob a fundação pode se tornar frouxo, provocando distorção do bloco de concreto da fundação. O aumento da distorção pode resultar em paradas não planejadas das turbinas, afetando a eficiência operacional e elevando os custos de manutenção.
Anteriormente, a coleta de dados de vibração exigia deslocamento de equipe ao campo, o que demandava tempo e recursos. Para implementar manutenção preventiva e reduzir custos, o cliente adotou tecnologia IIoT para transmitir, de forma wireless, os dados de vibração das máquinas a um centro de controle em Londres, permitindo análise contínua por meio de dashboards e indicadores de manutenção.
Visualização de dados na nuvem: arquitetura do sistema
O sistema divide‑se em duas partes principais: terminal de campo nas turbinas e centro de monitoramento em Londres.
- Terminal de campo: o controlador de borda IIoT WISE‑5231M‑3GWA, acoplado ao módulo de expansão XV310 (DI/DO), recebe sinais dos transdutores LVDT instalados em quatro pontos ao redor da base de cada turbina.
- Comunicação: os dados de vibração são transmitidos via comunicação wireless 3G (com mecanismo automático de reconexão) até o centro de controle.
- Centro de monitoramento: o software de gestão em nuvem IoTstar importa os dados dos WISE, armazena em banco de dados, apresenta dashboards em tempo real e disponibiliza relatórios estatísticos (PDF/Excel).
Componentes e protocolos utilizados
- Controlador IIoT: WISE‑5231M‑3GWA (WISE series IIoT edge controller).
- Módulo de expansão: XV310 (DI/DO expansion board) ou série XV‑board.
- Sensor de deslocamento: LVDT (linear variable displacement transducer) em quatro pontos ao redor da base.
- Comunicação móvel: 3G/4G wireless com mecanismo automático de reconexão.
- Software de gestão em nuvem: IoTstar (instalável em cloud público como MS Azure, IBM Bluemix, Google Cloud ou AWS, ou em private cloud Windows).
- Protocolos e funções: IF‑THEN‑ELSE embutido no WISE para lógica de automação, operações matemáticas, agendamento e envio de e‑mail/alertas.
Visualização de dados na nuvem: funcionamento e fluxo de dados
- Os LVDTs nos quatro pontos da fundação convertem o deslocamento/vibração em sinais elétricos.
- O WISE‑5231M‑3GWA, com XV310 quando necessário, lê os sinais analógicos/digitais e aplica lógica local (IF‑THEN‑ELSE) para ações imediatas ou geração de eventos.
- Os dados são registrados no logger embutido do WISE para garantir recuperação em caso de falha de rede.
- Transmissão via 3G ao centro: quando o link é restaurado após uma interrupção, o WISE reenvia os dados registrados com timestamp, podendo retomar a transmissão a cada 5 segundos até recuperar o backlog.
- IoTstar coleta os dados, popula o banco de dados, exibe dashboards independentes por turbina e gera relatórios estatísticos (PDF/Excel) para análise e manutenção preditiva.
Recuperação de dados e tolerância a falhas
O WISE series possui data logger embutido que implementa a função de recuperação de dados: em caso de queda da estação base 3G/4G, os dados continuam sendo gravados localmente. Após restauração da conectividade, o controlador transmite os dados com timestamps, tipicamente enviando dados acumulados em pacotes e retomando transmissões em intervalos de 5 segundos para garantir integridade temporal dos registros.
Visualização de dados na nuvem: benefícios
- Eliminação de cabeamento: a comunicação 3G do WISE‑5231M‑3GWA reduz custos e complexidade de instalação de cabos, mantendo alta taxa de transmissão com reconexão automática.
- Configuração sem programação: a série WISE oferece uma interface web para edição de lógica (IF‑THEN‑ELSE), permitindo configuração via HMI sem necessidade de programação profunda.
- Expansibilidade I/O: uso de placas XV‑board (por exemplo, XV310) para suprir requisitos variados de I/O e economia de espaço físico ao inserir a placa no controlador WISE.
- Segurança dos dados: logger local e mecanismo de retransmissão preservam dados durante falhas de rede.
- Gestão de IP simplificada: com IoTstar, controladores com IP estático, dinâmico, virtual ou físico podem ser gerenciados centralmente, facilitando configurações, monitoramento de status e atualização de firmware remotamente.
- Dashboards e relatórios: cada turbina possui dashboard dedicado; o IoTstar 2.0 fornece serviços de relatório estatístico para medidores de energia ou canais de I/O em PDF/Excel (serviço RC050).
Conclusão
O cliente alcançou um sistema de monitoramento remoto e manutenção preditiva eficaz com a solução de visualização de dados na nuvem da ICP DAS. O modelo de aplicação foi replicado em outros projetos, por exemplo:
- Monitoramento remoto de painéis solares em Phuket (Tailândia) usando WISE‑5231M‑4GE e IoTstar com transmissão 4G.
- Sistema de monitoramento de bombas d’água em Indore (Índia) também utilizando WISE‑5231M‑4GE e IoTstar.
A ICP DAS continua desenvolvendo soluções fáceis de operar para superar limites ambientais e melhorar a coleta e o monitoramento de dados em diversos segmentos.
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