TOTALIZADOR DE PESSOAS EM RECINTO FECHADO COM MONITORAMENTO REMOTO NA NUVEM

TOTALIZADOR DE PESSOAS EM RECINTO FECHADO COM MONITORAMENTO REMOTO NA NUVEM

Luiz Gustavo Xavier Tito¹; Edson Anício Duarte²; João Alexandre Bortoloti3

1Instituto Federal de São Paulo, Campinas, Brasil ​​ 

[email protected]

2Instituto Federal de São Paulo, Campinas, Brasil

[email protected]

3Instituto Federal de São Paulo, Campinas, Brasil ​​ 

[email protected]

RESUMO

Este projeto consiste no desenvolvimento de um equipamento eletrônico que realiza a totalização de pessoas em ambientes fechados, como escritórios, banheiros, lojas e salas de aula, e armazena este quantitativo na nuvem para posterior análise. No Brasil existem 6,4 milhões de estabelecimentos comercias, desse total, 99% são micro e pequenas empresas. Outro dado interessante é que 80% destas empresas acabam fechando antes de completarem um ano de atividade, entre os motivos estão a falta de planejamento e falta de observação do mercado. Consideramos que essa monitoração online de pessoas ajudaria no melhor planejamento das atividades do estabelecimento, adicionalmente, esse dispositivo pode realizar a comutação automática das principais cargas elétricas, visando a economia de energia. Neste projeto foram utilizados um microcontrolador da plataforma Arduino, dois sensores de proximidade para realizar a identificação de entrada e saída de pessoas, fazendo assim a totalização de presentes no recinto e um shield para comunicação WIFI. O encapsulamento foi realizado utilizando uma cortadora a laser para acomodação da eletrônica e sensores para tornar o dispositivo portátil e com um design adequado. Atualmente o protótipo está em fase de testes para exclusão de possíveis falhas.

Palavras-chave: Micro e pequenas empresas; economia de energia elétrica; automação.

.

1 INTRODUÇÃO

No Brasil existem 6,4 milhões de estabelecimentos comercias, dos quais 99% são micro e pequenas empresas (SEBRAE, 2018) [1]. Bom planejamento, observação do mercado e conhecimento da rotina do negócio estão entre as medidas que o gestor dever ter para evitar que o seu empreendimento faça parte dos 80% de micro e pequenas empresas que fecham as portas antes de completarem 1 ano (Negócios Digitais na Prática, s.d) [2].

Este projeto foi desenvolvido com foco em recintos fechados (somente uma porta utilizada para entrada e saída de pessoas) e com isso o gestor do estabelecimento terá em mãos uma ferramenta que, de maneira mais lógica e com dados, poderá identificar os horários de pico do estabelecimento, adequar os horários de almoço e folgas dos funcionários, verificar em qual horário há um menor número de usuários nos banheiros para realizar as limpezas diárias, identificar quais dias da semana o fluxo de clientes é menor para realizar atividades de inventário e receber novas mercadorias, entre outras. Ou seja, melhora o planejamento da rotina do estabelecimento e ajuda a conhecer melhor o fluxo de clientes no seu negócio.

 Sendo assim, esse projeto visa quantificar o número de pessoas que entram ou saem de recintos fechados (com apenas uma porta) e enviar esses dados para a nuvem, onde serão armazenados em forma de gráficos e disponibilizados para visualização dos responsáveis pela empresa.

Além de tudo isso, sabendo que a economia de energia é um assunto muito discutido e essencial para os consumidores residenciais e empresariais e considerando que a energia elétrica é o tipo de energia mais consumida do país (PUC-RS, 2018) [3], esse projeto também permite realizar o acionamento e desligamento automático dos principais aparelhos consumidores de energia (luz e condicionadores de ar) a partir da quantidade de pessoas dentro do recinto, visando otimizar o consumo de energia elétrica.

Esse projeto também possui aplicações para o ambiente acadêmico, pois na instituição federal de ensino em que um dos autores estuda existem várias salas de aula e de escritório climatizadas que, conforme foi observado por alguns servidores, permaneciam com a iluminação e aparelhos condicionadores de ar ligados, mesmo estando vazias, ocasionando o consumo de energia elétrica desnecessário. Assim, o desenvolvimento deste projeto tem uma aplicação real, não somente acadêmico.

2 METODOLOGIA ​​ 

Inicialmente a proposta deste projeto era desenvolver um equipamento capaz de monitorar a quantidade de pessoas em um recinto e, através de uma lógica embarcada, fazer a comutação automática das principais cargas, visando a economia de energia elétrica.

Em seguida, ao fazer uma análise de dados no campo das micro e pequenas empresas, constatou-se a possibilidade de prosseguir com o projeto tendo em vista que, um dos principais motivos para essas empresas acabarem fechando precocemente seria a falta de planejamento e conhecimento mais preciso da rotina do estabelecimento (SEBRAE, 2017) [4].

O gestor ao ter conhecimento do real fluxo de clientes possibilita que se organize em relação aos negócios, marketing e alocação de mão de obra. Estas ações melhoram a gestão operacional do negócio e devido a isso foi implementada a monitoração dos dados coletados em uma página web.

 A etapa de desenvolvimento do protótipo foi acompanhada pela confecção de diversos materiais complementares. Entre os quais, destacam-se: o diagrama de blocos, lista de materiais, a programação da plataforma de prototipagem “Arduino” e as simulações de hardware no software “Proteus”.

.

2.1 DIAGRAMA DE BLOCOS

Para apresentar a integração entre os componentes foi elaborado o diagrama de blocos, importante ferramenta pois, a partir dele, pode-se esquematizar o fluxo de informações e alimentação entre os inúmeros componentes que constituirão o dispositivo, como observado na figura 1.

Figura 1 – Diagrama de blocos

2.2 LISTA DE MATERIAIS

A lista de materiais com o nome dos componentes, códigos e preços que foram utilizados para a elaboração do protótipo serão listados na tabela 1. O preço dos componentes tem como base o 2° semestre de 2019 em lojas de comércio eletrônico.

Tabela 1 – Lista de materiais

2.3 PROGRAMAÇÃO

 Para o desenvolvimento da programação, este tópico foi dividido em sensoriamento e automação.

.

2.3.1 SENSORIAMENTO

Para detectar o fluxo de pessoas que entram e saem da sala foram testados alguns sensores que possibilitassem a detecção de pessoas na entrada e saída do recinto.

Primeiramente foi testado um sensor de obstáculo, porém ele atingia uma distância menor do que era necessário. Posteriormente, foi testado um sensor de movimento presença, porém o modelo utilizado não possuía ajuste de sensibilidade, sendo assim, detectava uma distância maior do que desejado. Por último, foi usado o sensor de proximidade com distância ajustável que proporcionou a distância desejável que é de 40 cm ideal para o tamanho das portas padrão que são de 80 cm, cujo modelo está indicado na tabela 1.

Uma característica interessante deste projeto é que são necessários dois sensores de presença devidamente posicionados para que seja identificada a entrada ou saída de pessoas do recinto e assim consequente totalização das pessoas que estão dentro do ambiente. Por isso que na figura 1 – Diagrama de Blocos estão mostrados dois sensores.

.

2.3.2 AUTOMAÇÃO

Para a realização desse projeto foi utilizado o software Arduino IDE, programado em linguagem C, para programar o microcontrolador.

O algoritmo desenvolvido utiliza as informações de dois sensores instalados na entrada do recinto para detectar a entrada e saída de pessoas. Dessa forma é possível verificar se a sala está com pessoas ou vazia. Quando não há pessoas ocupando a sala o equipamento faz o desligamento automático das cargas selecionadas e assim que entra uma pessoa as cargas são acionadas. Esses dados são enviados para o Thingspeak e disponibilizados para análise. Como mostra a imagem representativa observada na figura 2.

Figura 2 – esquema da lógica do projeto

2.4 HARDWARE

Antes de qualquer montagem física, o circuito foi testado em bancada, como observado na figura 3. O teste foi feito por meio do software de simulação de circuitos denominado Proteus education.

Figura 3 – Esquema elétrico

3 DESENVOLVIMENTO E DISCUSSÃO

 Com a conclusão dos procedimentos metodológicos, foi obtido um dispositivo eletrônico robusto que atendia a todas as ideias propostas. O dispositivo é constituído de dois sensores de proximidade que juntos fazem a leitura da quantidade de pessoas presentes no recinto e um microcontrolador Arduino nano que realiza tanto a comutação das cargas quanto o envio dos dados para a nuvem.

O encapsulamento foi customizado e utilizou-se de uma máquina de corte a laser “China Zone” 6090 de 100W, permitindo que se armazene e proteja os componentes, como observado na figura 4. (lâmpada e cooler presentes para simbolização das lâmpadas e condicionadores de ar).

Figura 4 – Protótipo operacional e em fase de testes.

 Durante o desenvolvimento do projeto, foram encontrados diversos obstáculos, podendo ser citados como os dois principais: a totalização exata de pessoas e a interação em tempo real com a página Web “Thingspeak”.

 Um dos objetivos iniciais foi a totalização exata de pessoas independente do recinto. Nos testes verificou-se que só seria possível a medição exata para portas convencionais (cerca de 80 cm) presentes em banheiros, escritórios, salas de aula, etc. Por conta do alcance dos sensores utilizados, portas com dimensões maiores que as convencionais acabam sendo um problema. Entretanto, essa contagem exata de pessoas para as micro e pequenas empresas acaba não sendo necessária, pois, para uma melhora na gestão do estabelecimento a média do fluxo de clientes diários é mais que suficiente.

Figura 5 – Fluxo de pessoas registrado pelo protótipo (Gráfico gerado pelo Thingspeak).

 Para a comunicação com a nuvem foi utilizado o módulo WIFI – ESP8266 01 que juntamente com a página web Thingspeak, da própria Arduino, realiza a análise dos dados e os disponibiliza em forma de gráficos. Inicialmente, foi pensado em um envio de dados constante com atualizações a cada segundo. Porém, além dos gráficos ficarem cheio de informações, muitas vezes repetidas, fica difícil a compreensão e análise dos dados. Além do próprio site impor restrições para envio de dados, sendo permitido somente envios com intervalos maiores ou iguais a 16 segundos. Assim, aumentando o desempenho do protótipo e gerando gráficos mais “limpos”. Como observado na figura 5.

O protótipo foi testado em bancada onde foi possível realizar a contagem de pessoas e totalizar a quantidade de pessoal dentro do ambiente. Estes dados foram enviados para a página web onde ficaram registradas. Próximo passo do projeto é a instalação do equipamento em uma sala de 64m2 para verificar as melhorias e ajustes a serem realizados.

4 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Conforme os resultados obtidos, pode-se concluir que é possível desenvolver um dispositivo que seja capaz de monitorar a quantidade de pessoas em recinto fechado e através dessa monitoração gerar melhorias na gestão de estabelecimentos e redução dos gastos com energia elétrica. Para melhor desempenho do protótipo sugere-se a utilização em portas convencionais (aproximadamente 80 cm), entradas com dimensões maiores do que as recomendadas alterarão a eficiência do projeto.

5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• SEBRAE. Confira as diferenças entre microempresa, pequena empresa e MEI. Sebrae Nacional, 2018.

• Negócios Digitais na Prática. Por que 80% das micro em pequenas empresas desaparecem no 1° ano. s.d.

• PUC-RS. Uso Sustentável da Energia: Manual de Economia de Energia. PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL. FACULDADE DE ENGENHARIA. GRUPO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA Assessoria de Planejamento e Marketing, p. 8, 2018.

• SEBRAE. Entenda o motivo do sucesso e do fracasso das empresas. Sebrae Nacional, 2017.