O monitoramento ambiental envolve a captura de qualquer tipo de dados que contribuam para mostrar como o mundo ao nosso redor se comporta, como ele afeta nossas vidas e como pode ser controlado. Os dados de monitoramento ambiental incluem dados de fontes naturais - por exemplo, chuvas ou composição do solo - e processos humanos ou industriais, por exemplo, resíduos humanos ou emissões de veículos.
O monitoramento ambiental é uma função que se enquadra no escopo de um ambiente inteligente, que é uma implementação específica da Internet das Coisas (IoT) e tem como objetivo tornar a vida das pessoas mais segura, confortável, ecológica e produtiva. Uma implementação da IoT é aquela que se concentra em uma área específica de uso em mundos inteligentes, por exemplo, builds inteligentes, cidades inteligentes, varejo inteligente e setor inteligente.
No mundo natural, o monitoramento ambiental se concentra no ar, no solo e na água. Por exemplo, no monitoramento do ar, as redes de sensores e os sistemas de informações geográficas (GISs) monitoram a poluição, os dados topográficos e meteorológicos para analisar os poluentes do ar. No monitoramento da água, as amostras de água são analisadas para medir dados químicos, radiológicos e biológicos em relação à demografia da população. No monitoramento do solo, os grãos de solo são monitorados quanto à salinidade, contaminação e acidez para analisar a qualidade do solo na agricultura e prever o potencial de erosão, inundações e ameaças à biodiversidade ambiental.
Nas casas das pessoas e nas comunidades urbanas, o monitoramento ambiental inclui outros tipos de rastreamento e análise de dados, por exemplo, volumes de tráfego, dados demográficos da população, segurança, escassez de recursos, saúde de builds e residências, infraestrutura da cidade e segurança alimentar.
O monitoramento ambiental se estende ao monitoramento global do meio ambiente. Por exemplo, o monitoramento de gases de efeito estufa (GHGs). Os GEEs causam mudanças climáticas e contribuem para condições climáticas extremas, interrupções no fornecimento de alimentos e problemas de saúde causados por altos níveis de poluição e fumaça.
O maior desafio dos ambientes inteligentes é a enorme quantidade de dados que precisam ser peneirados, monitorados, analisados e usados proativamente para criar soluções para os desafios diários.
Os alertas personalizados e a visualização de dados permitem que você identifique e evite rapidamente problemas de saúde e desempenho da rede.
O monitoramento ambiental pode ser puramente sobre a funcionalidade de monitoramento de sensores, por exemplo, usando CFTV para monitorar o comportamento das pessoas. Mas, para serem realmente valiosos, os aplicativos de monitoramento ambiental devem ter a capacidade de entender os valores medidos e criar soluções para os desafios cotidianos. Os desafios cotidianos incluem colheitas ruins na agricultura, mudanças climáticas, problemas de saúde decorrentes da poluição nas cidades e baixa produtividade em fábricas com uso intensivo de mão de obra.
Um dos aplicativos de monitoramento ambiental é a qualidade do ar. A poeira fina original geralmente tem origem natural. A poeira fina secundária é criada por reações químicas complexas de substâncias gasosas, como emissões de carros, sistemas de aquecimento, processos agrícolas e processos industriais. O monitoramento ambiental ajuda os cientistas a entender a composição precisa da poeira em áreas específicas, por exemplo, em áreas urbanas em comparação com áreas industriais, e globalmente. O monitoramento ambiental da poeira pode ajudar os pesquisadores da área de saúde a avaliar o efeito dos poluentes da poeira na saúde das pessoas. O monitoramento ambiental da poeira ajuda os planejadores urbanos e o setor de manufatura a criar regulamentações para níveis aceitáveis de poeira emitida por veículos e processos industriais.
Os dados dos "sensores de folhas úmidas" no setor agrícola medem a umidade nas folhas das culturas, que são analisadas para fornecer informações aos agricultores sobre a condição atual de suas culturas e mostrar padrões ao longo de várias estações e anos sobre o efeito das condições climáticas na produção.
No setor de mineração, as amostras de água são analisadas para formular planos viáveis de gerenciamento de água e para prever o impacto das operações de mineração no meio ambiente.
Há dois tipos principais de aplicativos de monitoramento de ambiente em ambientes inteligentes.
Primeiro, há aplicativos para monitorar e controlar eventos ambientais e processos industriais que podem afetar negativamente o ambiente, como desastres naturais e resíduos tóxicos de processos industriais. Esses aplicativos também medem o impacto da atividade humana, como o crescimento populacional, sobre o meio ambiente. Os aplicativos de monitoramento e controle analisam diversas entradas, por exemplo, biólogos marinhos que estudam o efeito das cotas de pesca sobre os estoques de frutos do mar e o impacto dos resíduos plásticos na vida marinha. Os psicólogos ambientais analisam dados ambientais para medir seu impacto sobre o bem-estar e o comportamento das pessoas, por exemplo, sua motivação para reciclar.
Em segundo lugar, há aplicativos para melhorar a forma como determinados setores no ambiente mais amplo operam. O monitoramento ambiental inteligente fornece informações para criar diretrizes sustentáveis para a regulamentação de sistemas de missão crítica, como redes de energia e transporte; ecossistemas de segurança alimentar, como agricultura e biologia marinha; e processos de gerenciamento de água e resíduos. O monitoramento ambiental também permite o projeto e a manutenção ecologicamente corretos de casas, builds e cidades conectadas.
As notificações em tempo real significam uma solução de problemas mais rápida para que você possa agir antes que ocorram problemas mais sérios.
Os ambientes inteligentes têm elementos físicos e elementos não físicos. Os elementos físicos incluem dispositivos de IoT que podem se conectar à Internet, como wearables, chips de computador, interfaces, sensores, atuadores, robôs e computadores. Os elementos não físicos que sustentam os ambientes inteligentes incluem dados, código de computador, modelos de aprendizado de máquina e protocolos de software, padrões e estruturas teóricas.
Um dispositivo de IoT é aquele que tem a capacidade de se conectar à Internet, sem fio ou usando uma conexão com fio. Nos mundos inteligentes, os dispositivos de IoT geralmente, mas nem sempre, são sem fio. Um dispositivo de IoT se integra à tecnologia que suporta conexões de rede, com software funcional, como APIs, e com sensores e atuadores. Os dispositivos de IoT permitem a transferência automática de informações entre objetos, pessoas e software sem intervenção humana.
Em ambientes inteligentes, os dados são coletados de várias fontes, por exemplo, aplicativos de software, sensores e atuadores.
Sensores de temperatura, proximidade, gás, fumaça e qualidade da água e do ar fornecem os dados de entrada para aplicativos de monitoramento ambiental. Um sensor é um dispositivo físico - por exemplo, um detector de movimento ou um interruptor de luz - que converte eventos ou características físicas. Um atuador é um dispositivo físico - por exemplo, um interruptor ou uma válvula - que converte sinais elétricos em eventos físicos, por exemplo, ar condicionado.
Em ambientes inteligentes, os dados do sensor são carregados para bancos de dados em nuvem e data lakes, onde são monitorados e analisados e podem ser usados para desenvolver aplicativos inteligentes e de autoaprendizagem.
Os sistemas operacionais (SOs) de IoT estão incorporados na maioria dos dispositivos de IoT, permitindo que eles se conectem a aplicativos de gerenciamento de dispositivos de IoT. Exemplos de sistemas operacionais de IoT incluem o Nucleus RTOS, o TinyOS e o Amazon FreeRTOS.
A WSN é uma tecnologia usada com frequência em sistemas de IoT, como ambientes inteligentes. Em um sistema WSN, uma grande coleção de sensores, por exemplo, uma rede de malha, é usada para coletar e enviar dados por meio de um roteador para a Internet em um sistema de IoT. Embora uma rede de IoT possa incluir dispositivos com fio, uma WSN pode não incluir dispositivos com fio.
Um exemplo de WSN é uma rede de sensores sem fio que monitoram a precipitação em uma área e que podem ou não estar conectados a uma rede de ambiente inteligente.
As tecnologias usadas em ambientes inteligentes são transparentes até mesmo para usuários não técnicos, e o CFTV desempenha um papel importante para permitir essa transparência.
Um software especializado em vigilância por vídeo pode ser adicionado aos sistemas de ambientes inteligentes para fornecer funcionalidades como detecção de movimento, rastreamento de faces e armazenamento de dados. Um exemplo de vigilância por CFTV em ambientes inteligentes é monitorar a segurança em residências, escritórios e fábricas. O CFTV pode fornecer provas documentais de atividades criminosas, mas também é usado para pesquisar a atividade urbana, por exemplo, o volume de tráfego urbano e de pedestres. A compreensão dos volumes de tráfego ajuda os planejadores urbanos a aprimorar o projeto da infraestrutura urbana.
Os benefícios das soluções construídas em redes de IoT incluem recursos para a operação remota de dispositivos conectados, como sistemas de comunicação de linha de energia e segurança CFTV.
Os ambientes inteligentes automatizam a coleta de dados de campo no ambiente natural, como qualidade do ar, precipitação, uso de energia e gerenciamento de resíduos. As medidas tomadas a partir da análise dos dados de monitoramento ambiental podem reduzir os GEEs e criar um planeta mais saudável.
Os ambientes inteligentes oferecem às organizações a capacidade de criar novos modelos de negócios com base em big data e percepções preditivas para proteger o meio ambiente, aumentar a produção, melhorar a qualidade de vida, permitir a tomada de decisões informadas e promover a segurança no local de trabalho.
Os aplicativos de análise em ambientes inteligentes monitoram o tráfego, a poluição, o desperdício, o uso de água e energia, o crime e a infraestrutura. Isso fornece recursos adicionais para converter dados brutos em alertas, percepções e ações automatizadas, como, por exemplo, desligar um suprimento de água quando um vazamento é detectado.
A medição da qualidade do ar é obrigatória na maioria das cidades e indústrias para cumprir as normas ambientais.
Na agricultura inteligente, os benefícios do monitoramento ambiental incluem a detecção automatizada e a erradicação de pragas; melhor qualidade e rendimento da colheita; melhor monitoramento das condições da colheita, do gado, do clima e do solo; e monitoramento de estufas, irrigação, fertilização e gado.
A detecção de vazamentos em um ambiente inteligente pode ajudar na conservação da água.
O pagamento pela remoção de resíduos acima de um limite especificado pode resultar na redução de resíduos sólidos e promover práticas de reciclagem.
O monitoramento ambiental aumentou a conscientização ambiental sobre o impacto da vida humana no planeta e resultou em um esforço global para reduzir o uso de plásticos, reduzir as emissões de gases de efeito estufa e promover a segurança alimentar.
Estudos disponíveis publicamente indicam que muitas organizações que adotaram a TI têm dificuldade em gerar valor a partir dos dados extraídos e em usá-los para melhorar os processos de tomada de decisões comerciais. A incapacidade de gerenciar e monitorar os sistemas de IoT devido à inexperiência e à falta de diretrizes de práticas recomendadas é exacerbada nas empresas em que os sistemas de IoT não têm maturidade e os funcionários não têm experiência especializada em IoT.
O controle de qualidade pode ser difícil em algumas áreas da IoT, por exemplo, no setor de manufatura, onde produtos e serviços de diferentes países têm padrões diferentes de qualidade, segurança e conformidade regulamentar.
Em alguns casos, e como a IoT está evoluindo muito rapidamente, as regulamentações governamentais muitas vezes não conseguem acompanhar o estado atual da tecnologia e não há controles suficientes para regular os padrões ambientais, como os de emissões de veículos. Além disso, nem todos os países concordam com as leis internacionais que tentam regular os níveis aceitáveis de poluição e monitorar a sustentabilidade de recursos escassos.
Não há um padrão universal para dispositivos de IoT, por exemplo, o ZigBee foi um desafio para as ofertas de rede mesh do Bluetooth. Sem um padrão universal, podem surgir problemas de compatibilidade e segurança. Além disso, alguns sistemas de IoT usam diversos protocolos e tecnologias, criando configurações excessivamente complexas que são difíceis de manter.
As redes de IoT dependem de um paradigma cliente-servidor centralizado para autenticar, autorizar e conectar diferentes nós. À medida que o número de nós aumenta, há o risco de um gargalo no lado do servidor. No futuro, a solução para os gargalos pode ser a adoção de modelos de computação em nuvem, em que os dispositivos de IoT funcionam como hubs para operações de tempo crítico e os servidores em nuvem executam a manipulação de dados e as tarefas analíticas.
A IoT usa e gera dados estruturados e não estruturados. Os sistemas legados não conseguem processar dados não estruturados, portanto, os sistemas de IoT podem exigir interfaces adicionais para gerenciar esses dados.
As falhas nos algoritmos de aprendizado de máquina (ML) podem criar falsos positivos ou falsos negativos, o que resulta em trabalho manual adicional em sistemas de missão crítica.
O PRTG é um software abrangente de monitoramento de rede e mantém o controle de toda a sua infraestrutura de TI.
Compreender o ambiente e os dados que ele produz sem monitorá-lo é como usar um PC sem monitor. Devido à complexidade dos sistemas do mundo inteligente, as organizações têm a formidável tarefa de monitorar bancos de dados, aplicativos, desempenho, serviços em nuvem, hardware e serviços, bem como tecnologias especializadas de nichos industriais.
A solução é uma plataforma que fornece insights inteligentes sobre todas as áreas de uma rede mundial inteligente, além de notificações e alertas automatizados. O PRTG Monitor é uma plataforma que fornece funcionalidade de monitoramento plug-and-play para qualquer nicho do mundo inteligente e qualquer tipo de tecnologia ou hardware.
A abordagem do PRTG para o monitoramento ambiental combina o monitoramento condicional e o monitoramento contextual. O monitoramento condicional refere-se à funcionalidade de monitoramento de sensores (por exemplo, sensores CFTV), e o monitoramento contextual refere-se ao registro e à compreensão dos respectivos valores medidos.
