Água inteligente: Tirar partido da IoT para a monitorização e gestão da água

Precisamos de água. Por mais óbvio que isso seja, por vezes tomamo-lo como garantido e esquecemo-nos de que abrir a torneira e obter uma grande quantidade deste recurso essencial é um luxo de que milhões de pessoas em todo o mundo não desfrutam. Quer seja para consumo humano ou animal, agricultura, recreio ou produção de energia, a água define as nossas vidas e a sua gestão está a tornar-se cada vez mais importante para as instituições públicas e privadas.

É por isso que todos os esforços envidados para a preservação da água são de grande importância e tecnologias como a IoT já estão a dar contributos importantes para este fim. A tecnologia IoT pode fornecer uma solução económica e eficiente para a monitorização da água, permitindo a recolha e análise remota de dados em tempo real. Neste artigo, vamos explorar a forma como a IoT está a ser utilizada para diferentes tipos de monitorização da água e os benefícios que oferece.

Controlo da qualidade da água

Poucas combinações são tão desastrosas como ter todos os organismos vivos dependentes da água e depois ter essa água fortemente poluída com todo o tipo de químicos, plásticos, resíduos e até materiais radioactivos. Esta combinação resulta em problemas de saúde, produtos agrícolas contaminados, ecossistemas que são alterados negativamente e perdas económicas.

É por isso que a monitorização da qualidade da água, como parte de estratégias mais amplas, é um passo crítico na prevenção e mitigação destas consequências negativas, e a IoT já provou o seu valor neste campo, fornecendo recolha, análise e visualização de dados em tempo real. Estas são algumas das variáveis que são analisadas como parte de uma solução de monitorização da qualidade da água:

1. Monitorização do pH: A monitorização do pH controla a acidez ou a alcalinidade da água. O pH afecta a solubilidade dos nutrientes e dos metais pesados e pode também ter impacto na vida aquática.
2. Monitorização do oxigénio dissolvido: Os níveis de oxigénio dissolvido são críticos para a vida aquática e a sua monitorização pode ajudar a detetar problemas como baixos níveis de oxigénio devido à poluição, proliferação de algas ou outros factores.
3. Monitorização da turbidez: A turvação refere-se ao nível de turvação ou nebulosidade da água causado por partículas em suspensão. Níveis elevados de turvação podem tornar a água pouco segura para consumo, pelo que a sua monitorização é fundamental para garantir a qualidade da água.
4. Monitorização da temperatura: A temperatura afecta muitos aspectos da qualidade da água, incluindo os níveis de oxigénio dissolvido e a disponibilidade de nutrientes.
5. Monitorização da salinidade: Os níveis de salinidade podem afetar a vida aquática, o crescimento das culturas e a eficácia dos sistemas de irrigação.

A IoT melhorou a monitorização da qualidade da água, fornecendo recolha, análise e visualização de dados em tempo real, o que dá uma melhor imagem aos analistas e permite a tomada de acções mais rápidas e precisas.

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Gestão da água

A água chega às nossas infra-estruturas e o problema passa de mantê-las limpas para as utilizar de forma eficiente. As fugas de água podem passar despercebidas durante longos períodos e acabar por acrescentar várias centenas de dólares às facturas, ou mesmo causar danos estruturais importantes, o que faz com que cerca de uma em cada 60 casas seguradas tenha um pedido de indemnização por danos materiais causados por água ou congelamento todos os anos e um dano material médio de 11 650 dólares.

Mas não é só isso: com as secas a tornarem-se uma realidade crescente em muitos lugares do mundo (não esqueçamos a recente crise de água na África do Sul), a utilização eficiente da água não é apenas uma questão de finanças pessoais, mas uma questão social que exige todo o empenho e inovação.

É por isso que milhares de edifícios comerciais em todo o mundo estão a começar a beneficiar da implementação de soluções IoT que os ajudam a identificar e monitorizar o seu consumo de água em tempo real.

No centro destas soluções estão dispositivos como os registadores de impulsos que vigiam os contadores de água e acompanham o fluxo de água. Graças a tecnologias de conetividade como Wi-Fi ou LoRaWAN, estes dispositivos podem depois enviar os dados recolhidos para plataformas como o Ubidots, onde o gestor do edifício pode observar as tendências de consumo, definir alertas para ser notificado de qualquer anomalia e até executar funções personalizadas para analisar dados históricos.

Outros dispositivos que compõem estas soluções são os detectores de fugas de água, que, como o seu nome indica, são responsáveis por detetar a água que vazou numa superfície monitorizada ou por detetar anomalias no fluxo e na pressão da água. Existem três tipos principais de dispositivos nesta categoria:

• Sensor de inundação: estes dispositivos alertam o utilizador quando entram em contacto com a água e, por isso, se colocados estrategicamente, podem ser um bom método para detetar fugas numa fase inicial.
• Medidor de caudal: estes dispositivos são instalados no sistema de canalização e monitorizam o caudal e a pressão da água. Os desvios nestas variáveis detectados pelo dispositivo (ou pela solução IoT global) são reconhecidos como fugas com um elevado grau de precisão.
• Detetor de fugas por ultra-sons: estes dispositivos são instalados sobre a canalização (não é necessário cortar os tubos) e, utilizando a tecnologia ultra-sónica, rastreiam o consumo de água para encontrar anomalias, como no caso dos medidores de caudal.

Controlo do nível da água

Sob a forma de rios, lagos e barragens, a água define e molda as nossas cidades, como um marco móvel que tanto as pode embelezar como causar estragos. As inundações cada vez mais comuns (um dos múltiplos efeitos das alterações climáticas) põem em perigo comunidades inteiras em todo o mundo, todos os anos, resultando em perdas de vidas e devastação.

Com tanto em jogo, não é de surpreender que a IoT esteja a ser utilizada por instituições privadas e públicas para ajudar a mitigar os danos causados pelas inundações.

Por exemplo, a Peclet Technology, uma empresa australiana especializada em cidades inteligentes, está a ajudar as autarquias locais a monitorizar o nível de riachos e rios. Os dados, recolhidos e disponibilizados publicamente através do Ubidots, são utilizados para informar os residentes, as empresas e os serviços de emergência estatais sobre o risco de inundações.

Numa escala mais pequena, existem também dispositivos de nível que podem acompanhar os tanques e bebedouros para fornecer informações em tempo real sobre a taxa de utilização da água e a necessidade de reabastecimento. Estes dispositivos, que são particularmente úteis na agricultura, foram concebidos para resistir às condições exteriores e não incomodar os animais quando bebem. Uma configuração simples que combine estes dispositivos com o Ubidots pode garantir o bem-estar dos animais graças a alertas atempados e visualizações intuitivas.

Monitorização da água na agricultura

Se nos afastarmos das cidades e formos para o campo, a água torna-se essencial para todas as actividades agrícolas de que dependemos. Todos os problemas que abordámos neste artigo assumem uma forma diferente quando se trata da agricultura - e embora as secas e as inundações sejam certamente os mais destrutivos para esta indústria (custando-lhe 58 mil milhões de dólares, em conjunto, no período medido), aspectos como a qualidade da água, a sua utilização eficiente e a sua disponibilidade geral (para além das secas, isto é) são fundamentais para as operações do dia a dia.

Por exemplo, fornecer água ao gado ou às culturas em campos distantes pode ser um desafio logístico multifacetado que pode implicar, entre outras coisas, o acesso a aquíferos subterrâneos e a instalação de sistemas de bombagem para extrair a água.

Neste exemplo, a IoT pode ser implementada para duas coisas: monitorizar as variáveis da água, como o seu nível, e controlar o sistema de bombas. Desta forma, é possível adotar uma abordagem mais sistemática e conveniente à forma como a água dos furos é distribuída e ao planeamento geral da operação - o que resulta em menos desperdício de água e, em última análise, numa melhor experiência agrícola.

A IoT também pode contribuir para melhorar a utilização da água na agricultura graças à implementação de sistemas de deteção de humidade. Utilizando dispositivos de humidade e conetividade celular ou LoRaWAN, é possível monitorizar grandes extensões de terreno e efetuar uma irrigação mais eficiente.

Os dados gerados por esses dispositivos podem depois ir para um Ubidots dashboard onde a identificação de quando e quanto regar pode ser sempre determinada com precisão. Não só isso, os sensores de humidade podem ser apenas uma parte de um sistema de irrigação IoT mais amplo que pode poupar milhares de dólares em gastos de água utilizando outros sensores como estes:

• Nível
• Pressão
• Fluxo
• Sensores de qualidade (para medir a condutividade ou o pH, entre outras variáveis)
  

Controlo dos recursos hídricos

Em última análise, ao combinar várias das estratégias anteriormente mencionadas, a IoT também pode ajudar a monitorizar e preservar as bacias de drenagem e as grandes massas de água, como lagos e rios.

A monitorização da qualidade da água, a gestão da irrigação e a monitorização do nível podem esclarecer os efeitos da irrigação e do escoamento agrícola/urbano, e a forma como estes afectam o nível das águas superficiais e subterrâneas, para melhor compreender o fluxo através do sistema hídrico, detetar problemas e implementar soluções.

Os benefícios de estratégias de grande escala como estas, que abrangem bacias de drenagem e grandes massas de água, como lagos ou rios, podem ser vastos, tendo um impacto positivo, entre outros:

• Lazer
• Agricultura
• Prevenção de inundações
• Consumo de água
• Sustentabilidade ambiental
• Desperdício de água
• Erosão dos solos
• Produção de eletricidade
  

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Ao permitir a monitorização remota e em tempo real e a análise de múltiplas variáveis-chave, a IoT transformou positivamente a forma como controlamos, analisamos e gerimos os recursos hídricos. Tirando partido do poder da IoT, é agora possível monitorizar vários aspectos da qualidade, nível e utilização da água e responder eficazmente a quaisquer anomalias ou problemas.

Desde contadores de água inteligentes e sistemas de deteção de fugas a sensores de qualidade da água e soluções de monitorização de inundações, a IoT está a fornecer-nos conhecimentos inovadores sobre a nossa relação com a água e a ajudar-nos a tomar decisões mais informadas sobre a sua gestão e conservação. À medida que continuamos a enfrentar desafios crescentes em torno da escassez e poluição da água, a IoT desempenhará, sem dúvida, um papel crucial na garantia da sustentabilidade deste recurso essencial.

Introdução ao hardware de gestão da água

No mundo da monitorização e gestão da água, a escolha do hardware correto é crucial para o sucesso. Com inúmeras opções disponíveis, pode ser avassalador. Para ajudar as empresas a iniciar a sua jornada de soluções inteligentes de água, recomendamos dispositivos bem testados que se integram perfeitamente com o Ubidots. Estas opções de hardware de confiança são um excelente ponto de partida para projectos de gestão da água.

NCD (Dispositivos Nacionais de Controlo):

Com mais de 20 anos de experiência na produção de hardware, a NCD é um fabricante de dispositivos testados e comprovados que oferece produtos para quase todas as verticais e aplicações empresariais. Com ênfase na fiabilidade e robustez, os dispositivos da NCD são uma excelente opção para muitos dos tipos de monitorização da água abordados neste artigo.

Os sensores sem fios de longo alcance da série empresarial da NCD incluem vários dispositivos de deteção de humidade do solo, oxigénio dissolvido, condutividade eléctrica e água que possuem, entre muitas outras caraterísticas, um alcance de linha de visão de 2 milhas, até 10 anos de duração da bateria e elevados níveis de precisão.

Saiba como enviar facilmente os dados gerados pelos sensores NCD para o Ubidots.

Red Lion Controls:

A Red Lion é uma empresa americana que se concentra em capacitar as organizações industriais para desbloquear o valor dos dados, desenvolvendo e fabricando produtos e soluções inovadores para aceder, ligar e visualizar as suas informações. Os produtos da Red Lion abordam a necessidade de recuperar dados de dispositivos antigos e novos e protegem contra violações de segurança enfrentadas pelo sector da água e das águas residuais.

Desde os medidores de painel que colocam os dados na ponta dos dedos até às plataformas que lhe permitem integrar dados de diferentes locais, os produtos da Red Lion permitem-lhe atualizar rápida e facilmente.

Saiba como ligar o Crimson® 3.2 da Red Lion utilizando o conetor de nuvem nativo do Ubidots.

Casos reais de utilização da gestão da água do Ubidots

Freeboard: Tornar o Lago Erie inteligente

Tal como a já mencionada Peclet Technology, outras empresas especializadas na gestão e monitorização da água utilizam Ubidots como parte das suas soluções. É o caso da Freeboard Technology, uma empresa que está a construir redes de sensores ambientais mais inteligentes para lagos, rios, estuários e zonas húmidas, combinando tecnologia comprovada e emergente para monitorizar e prever as condições ambientais.

Trabalhando em áreas tão vastas e complexas como o Lago Erie, o Freeboard monitoriza os impactos das alterações climáticas, o excesso de escoamento de nutrientes, as algas tóxicas, a hipoxia, as inundações extremas, as correntes perigosas, os ventos fortes e a erosão costeira, utilizando sistemas de alerta precoce, analisadores de nutrientes em linha, redes de bóias ligadas entre si e plataformas de observação.

Segundo o cofundador da Freeboard, Ed Verhamme, "a Freeboard irá influenciar e dirigir a conceção, o fabrico e a instalação de redes de novos sensores e infra-estruturas necessários para monitorizar e proteger as águas do nosso país".

Peak HydroMet: Monitorização da salinidade ao longo do rio Fraser

A Peak HydroMet Solutions, uma empresa canadiana dedicada à prestação de serviços completos de monitorização ambiental, é outro exemplo de como a IoT e os Ubidots podem ser utilizados para diferentes aplicações no domínio da monitorização da água. Alguns dos seus projectos centram-se na monitorização em grande escala de rios e bacias hidrográficas, num esforço para compreender os efeitos da retirada da irrigação no nível da água, bem como a viabilidade da irrigação em determinadas áreas afectadas pela salinidade.

Um destes projectos centrou-se no rio Fraser em Delta, na Colúmbia Britânica, procurando captar e apresentar dados de sensores que possam ser utilizados para monitorizar a qualidade da água de irrigação com a ajuda de agricultores locais. O projeto consiste em obter informações sobre salinidade, profundidade, temperatura, marés, caudal e condições meteorológicas de várias fontes e disponibilizá-las prontamente aos interessados.

Quantificar o ambiente: reduzir os custos dos serviços públicos

Outra empresa que analisa mais profundamente a água é a Quantify Environmental, uma empresa inovadora de consultoria em sustentabilidade na vanguarda do aproveitamento do poder do hardware da Internet Industrial das Coisas (IIoT) para a eficiência ambiental e industrial.

Localizada em Ontário, Canadá, a Quantify Environmental ajuda as empresas a identificar as tendências de utilização da água e a desenvolver projectos que resultam em reduções das facturas anuais de água até 20%.

Veja um estudo de caso completo da Quantify Environmental utilizando o Ubidots.

Perguntas mais frequentes

O que é a monitorização da qualidade da água?

Trata-se da utilização de tecnologia para monitorizar variáveis (pH, oxigénio dissolvido, turvação, temperatura, salinidade) que afectam a qualidade da água e, por conseguinte, o fim a que se destina (consumo humano/animal, agricultura, recreio, etc.).

O que é a gestão da água?

As fugas não detectadas e o consumo anormal de água podem levar a perdas monetárias significativas, quer seja através de facturas mais caras ou de danos estruturais. É por isso que milhares de edifícios comerciais em todo o mundo estão a começar a beneficiar da implementação de soluções IoT que os ajudam a identificar e monitorizar o seu consumo de água em tempo real.

O que é a monitorização do nível da água?

Utilizando tecnologias como a IoT para monitorizar o nível da água em diferentes tipos de cursos de água, é possível fazer uma utilização mais eficiente deste recurso natural e até alertar mais rapidamente para as inundações.

O que é a monitorização da água na agricultura?

Podem ser monitorizadas múltiplas variáveis relacionadas com a água no contexto da agricultura para conseguir uma irrigação mais eficiente e precisa das culturas, ou uma água mais segura/melhor para animais como vacas ou peixes.

O que é a monitorização dos recursos hídricos?

A combinação de diferentes métodos de monitorização pode funcionar para vigiar bacias de drenagem inteiras ou grandes massas de água, como lagos e rios. Ao monitorizar a qualidade, o nível e a utilização da água em grandes áreas, pode produzir-se um impacto mais amplo e considerável em vários domínios, como a agricultura, o lazer, a prevenção de inundações, o consumo de água, etc.