Sistema ciber-físico para monitorização de resíduos sólidos urbanos

Abstract

O aumento da população e do consumo inerente, gera vários problemas ambientais e de saúde publica. Os Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) é atualmente uma das maiores preocupações, tendo impacto na qualidade do solo, das águas e ar, para além de aumentar o risco da saúde pública, devido ao aumento da presença de seres transportadores de doenças, tais como insetos e animais. A recolha dos RSU acaba, assim, por ter um papel bastante importante na saúde pública. Através da mesma não só se assegura que os excedentes não se acumulam e prejudicam a saúde publica, como garantem que são reciclados quando possível. Atualmente, existem três métodos de recolha de RSU: porta a porta, predefinida e seletiva. Os dois primeiros métodos apresentados são ineficientes uma vez que as rotas não são ajustadas e otimizadas em tempo real, devido à indisponibilidade de informação que permita a introdução de sistemas de decisão. Desta forma, esta dissertação tem como principal objetivo o desenvolvimento de um sistema ciber físico (CPS) que monitorize o estado dos contentores, tais como nível de enchimento, de forma a reduzir gastos do processo e poluição gerada. Para além disso, pretende-se que o sistema seja escalável, mo dular e genérico, i.e. de fácil expansão, montagem e adaptado aos modelos de contentores atualmente utilizados, respetivamente. O sistema aqui apresentado, é inspirado no sistema Weco desenvolvido para a SOMA, mas redesenhado de forma a garantir os objetivos supramencionados através de dispositivos sensores energeticamente mais eficientes, bem como dos nós coordenadores que criam e suportam a rede CPS. Os desenvolvimentos conseguiram reduzir o consumo do nó sensor em 81%. O nó coordenador foi redesenhado dotando-o de um sistema de energy harvesting, permitindo o seu funcionamento autónomo, este é ainda capaz de criar e suportar uma rede CPS, garantindo a comunicação com a camada superior.

The increase in population, alongside with the current consumer society, generates several environ mental and public health problems. The municipal solid waste s currently one of the biggest concerns, having an impact in the quality of the soil, water and air, in addition to increasing the risk to public health, due to the increase the presence of disease-carrying beings, such as insects and animals. The collection of municipal solid waste thus ends up having a very important role in public health. Through it, it is not only ensured that surpluses do not accumulate and harm public health, as they ensure that they are recycled when possible. There are three methods for waste pickup: the door-to-door, the predefined and the selective. Both first methods presented are inefficient since routes are not adjusted and optimized in real time, due to the unavailability of information that allows the introduction of decision systems. Thus, this dissertation has as its main objective the development of a cyberphysical system (CPS) that monitors the status of containers, such as filling level, in order to reduce process expenses and generated pollution. In addition, the system is intended to be scalable, modular and generic, i.e. easy to expand, assemble and adapted to current container models used, respectively. The system presented here is inspired by the Weco system developed for SOMA, but redesigned to ensure the above-mentioned objectives through devices more energy-efficient sensors, as well as the coordinating nodes that create and support the CPS network. The developments managed to reduce the consumption of the sensor node by 81%. The coordinator node was redesigned endowing it with an energy harvesting system, allowing its autonomous operation, it is also capable of creating and supporting a CPS network, ensuring communication with the Internet.