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Universidade Federal de Minas Gerais Departamento de Engenharia de Minas
Trabalho de Conclusão de Curso Professor orientador: Alizeibek Saleimen Nader
Hugo Alexandre Garcia Gonçalves
A INTERNET DAS COISAS NA MINERAÇÃO
Belo Horizonte
2018
Resumo
O mundo da produção mineral gira em torno do aumento da produtividade. Por trabalhar,
em especial, com commodities, o único modo de aumentar os lucros é reduzir os custos
com a produção, pois as especificações e o preço dos produtos são padronizados.
Nesse contexto, surgem as alternativas tecnológicas como uma resposta à necessidade
de se produzir mais com menos gastos. Esse trabalho de revisão busca descrever o
conceito de internet das coisas (IoT, do inglês “Internet of Things”), mostrar o histórico
de desenvolvimento da tecnologia e estabelecer uma diretriz teórica para a implantação
de um projeto de IoT num empreendimento minerário. Também serão apresentados
estudos de caso, vantagens e desvantagens de soluções baseadas nessa tecnologia.
Palavras chave: Mineração; Internet das coisas; IoT; Tecnologia; Sensores;
Tecnologia na mineração; Produtividade; Trabalho de conclusão de curso
Abstract
The mineral production world revolves around a productivity increase. As it works with
commodities, the only way to increase profits is by reducing production costs, because
the product specifications and price are standardized. In this context, technological
alternatives appear as an answer to the necessity of producing more while reducing
costs. This revision paper seeks do describe the Internet of Things (IoT) concepts, show
briefly the technology development historic and establish a theoretical guideline for the
implementation of an IoT project in a mining venture. Case studies, advantages and
disadvantages of solutions based on this technology will also be presented.
Keywords: Mining; Internet of Things; IoT; Technology; Sensors; Mining
technology; Productivity; Undergraduate Thesis
Sumário
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................ 1
2 CRITÉRIOS ADOTADOS PARA A REVISÃO ........................................................ 2
3 OBJETIVO E RELEVÂNCIA ............................................................................... 2
4 O CONCEITO .................................................................................................. 3
5 HISTÓRICO E POSIÇÃO NOS DIAS DE HOJE ..................................................... 4
6 ASPECTOS TÉCNICOS ..................................................................................... 8
6.1 Sensores.......................................................................................................................... 8
6.1.1 Sensores piezoelétricos ............................................................................................. 10
6.1.2 Sensores de pressão .................................................................................................. 10
6.1.3 Sensor de temperatura ............................................................................................. 11
6.1.4 Transdutor ultrassônico ............................................................................................ 12
6.2 Rede .............................................................................................................................. 12
6.2.1 Modelo de rede hierárquica ..................................................................................... 13
6.2.2 Aplicações do design ................................................................................................. 16
6.2.3 Mineração subterrânea ............................................................................................. 18
6.3 Servidor ........................................................................................................................ 18
6.3.1 Servidor torre ............................................................................................................ 19
6.3.2 Servidor rack ............................................................................................................. 19
6.3.3 Servidor blade ........................................................................................................... 19
6.4 Interpretação de dados e automação............................................................................ 20
6.4.1 Arduíno ..................................................................................................................... 21
7 DISCUSSÃO .................................................................................................. 22
8 EXEMPLOS DE APLICAÇÃO ........................................................................... 22
8.1 Fortescue metals group ................................................................................................. 23
8.2 Goldcorp ....................................................................................................................... 23
8.3 Rio Tinto ....................................................................................................................... 23
8.4 Dundee Precious Metals ............................................................................................... 24
9 IMPACTOS GERADOS PELA IMPLEMENTAÇÃO DA IOT ................................. 25
10 CONCLUSÃO ................................................................................................ 26
11 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS .................................................... 28
12 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................... 29
1
1 Introdução
“A melhor forma de prever o futuro, é criá-lo” Peter Drucker.
O termo internet das coisas, do inglês Internet of Things (IoT), pode ser
conceituado como uma rede de objetos físicos, veículos, prédios e outros que
possuem tecnologia embarcada, sensores e conexão com rede capaz de coletar
e transmitir dados.
Como todas as novas tecnologias, ela surgiu como uma proposta
promissora e inovadora, capaz de possibilitar a integração de diversos objetos
do cotidiano a sistemas computacionais, promovendo automação de diversas
atividades humanas e, assim, maior eficiência.
Para que a IoT possa existir são necessários alguns elementos, como: os
sensores, instalados na máquina e a rede, que “transportará” as informações
provenientes dos diversos sensores instalados no local de interesse. A partir daí,
é possível escolher o caminho que os dados obtidos farão. Eles podem ser
enviados diretamente para dispositivos móveis, como tablets ou smartphones,
acelerando as tomadas de decisões, ou podem ser enviados para um servidor,
capaz de trata-los rapidamente e reenviar novas instruções, quando necessário.
Esses elementos serão estudados em detalhe nesse trabalho.
Por ser um recente, o potencial para inovações que levem a uma redução
no custo de investimento é alto. Isso significaria uma outra vantagem da IoT: um
baixo custo de investimento e de operação, comparado aos possíveis ganhos
em produtividade, uma vez que sua aplicação depende de tecnologias bastante
acessíveis, como sensores, smartphones, tablets, computadores e acesso a
uma rede onde todas essas máquinas possam se comunicar. Dentre esses
elementos citados, o que pode apresentar maior custo e problemas é a
instalação da rede (Barbosa, 2016).
Na mineração, a aplicação da IoT promete benefícios como o aumento do
nível de automação e melhorias na eficiência da produção, e nas tomadas de
decisão, tornando a empresa mais competitiva no mercado.
Diante do exposto acima, esse trabalho tem por objetivo conceituar,
estabelecer diretrizes básicas para a implantação da IoT em empresas de
2
mineração e mostrar estudos de casos que exemplifiquem o potencial dessas
novas tecnologias.
Após, serão discutidas as principais barreiras que a IoT deverá enfrentar,
como problemas técnicos e de segurança. Por fim, serão apresentadas ideias e
propostas para resolução dos problemas mais comuns.
2 Critérios adotados para a revisão
Para essa revisão bibliográfica, foram escolhidos artigos em português e
inglês que apresentavam os principais temas e palavras chave das diversas
seções desse trabalho.
Os conceitos de rede e de toda a tecnologia da informação são bem
recentes. As tecnologias para a Internet das coisas é ainda mais. Devido a isso,
não há disponível grande quantidade de literatura formal sobre o tema.
Especificamente na mineração, a quantidade de artigos publicados disponível é
extremamente limitada. Tal limitação, apesar de dificultar a realização desse
trabalho, justifica a pesquisa e desenvolvimento nessa área, que promete
modificar bastante o papel do ser humano em trabalhos de mineração (e em
diversas outras áreas).
Devido à escassez de bibliografia formal, foram utilizados vários sites de
empresas, alguns blogs e artigos de notícias e tecnologia para descrever o
funcionamento de uma rede de IoT e exemplificar usos na mineração.
3 Objetivo e relevância
O presente trabalho tem como objetivo revisar o que é a Internet das
Coisas, algumas possíveis aplicações na mineração e os principais aspectos
técnicos para a implantação de um projeto de IoT numa mineradora.
Com a evolução da tecnologia e a necessidade de reduzir custos na
mineração, torna-se interessante estudar a possibilidade de implantação de
redes e sensores no ambiente mineiro, de forma a ganhar produtividade. Para
isso, é preciso conhecer as alternativas disponíveis e possibilidades de pesquisa
e desenvolvimento.
3
4 O conceito
A IoT, nos modelos que a entendemos hoje, é um conceito muito recente.
Ainda em 2010, Mckinsey e Company se pronuncia sobre essa tecnologia, que
começava a surgir:
“Quando objetos puderem sentir o ambiente e se comunicar,
eles se tornam ferramentas para entender a complexidade e
responder a ela rapidamente. O que é revolucionário em tudo
isso é que esses sistemas de informação física estão
começando a ser implantados e, alguns deles, funcionam quase
que sem intervenção humana” (Copyright © 2010 McKinsey &
Company, The Internet of Things, Michael Chui, Markus Lšffler,
and Roger Roberts).
A ideia de uma rede de objetos conectados e que trocam informação entre
si é muito ampla, o que dificulta a conceituação do termo Internet das Coisas.
Essa ideia não é nova: segundo a organização europeia “The Internet of Things
Council”, durante os anos 80, antes de ser possível a aplicação de soluções com
esse tipo de tecnologia, projetos semelhantes já eram tratados por diferentes
nomes, como mostra o trecho a seguir:
“A partir dos anos 80, surgiram termos diferentes: ambient
intelligence, calm computing, ubicomp, computação difundida. A
maioria impulsionada por players industriais como a Philips e a
IBM. Uma característica dominante une essas diferentes
perspectivas: uma sensação de que a conectividade com a
Internet está se tornando cada vez mais onipresente e difundida.
Em outras palavras, a ideia de que, eventualmente, tudo,
incluindo artefatos físicos mundanos, será conectado. ”
(KRANENBURG et al, 2011, p. 5).
A evolução da IoT veio acompanhada do aumento da conectividade, que
ocorreu principalmente devido aos avanços das redes sem fio, tornando
universal o acesso e a transmissão de dados (ALMEIDA, 2015).
Nas palavras de Almeida (2015), Internet das Coisas “refere-se à
integração de objetos físicos e virtuais em redes conectadas à Internet,
permitindo que “coisas” coletem, troquem e armazenem uma enorme quantidade
de dados numa nuvem”. Esses dados são posteriormente processados e
4
analisados, gerando informações e serviços em grande escala e com uma
infinidade de aplicações.
O conceito proposto pela Strategic Research Agenda da Cluster of
European Research Projects on the Internet of Things (CERP-IoT) de 2009 é
aceito, no que tange ao tipo de tecnologia utilizada, como é mostrado a seguir:
“Uma infraestrutura de rede global e dinâmica, com recursos de
autoconfiguração baseados em protocolos de comunicação
padrão e interoperáveis, onde "coisas" físicas e virtuais têm
identidades, atributos físicos e personalidades virtuais e usam
interfaces inteligentes e são perfeitamente integrados à rede de
informações. Na IoT, espera-se que as 'coisas' se tornem
participantes ativos nos processos de negócios, informações e
sociais, onde eles possam interagir e se comunicar entre si e
com o ambiente, trocando dados e informações 'sentidos' pelo
ambiente, enquanto reage de maneira autônoma a eventos do
'mundo real / físico' e influenciando-o através da execução de
processos que acionam ações e criam serviços com ou sem
intervenção humana direta. Interfaces na forma de serviços
facilitam as interações com essas "coisas inteligentes" pela
Internet, questionam e alteram seu estado e qualquer
informação associada a elas, levando em conta questões de
segurança e privacidade. ” (CERP IoT, 2011, p. 10)
Essa definição é bastante ampla e define a IoT pelo o que ela faz: conectar
objetos dotados da capacidade de agirem por conta própria, com ou sem
supervisão humana.
Assim, no que tange ao usuário, a proposta da IoT é simples e clara: a
informação estará disponível em qualquer lugar e em qualquer momento, de
maneira integrada às atividades do dia a dia (ALMEIDA, 2015).
5 Histórico e posição nos dias de hoje
Para compreender melhor o futuro, é preciso olhar para o passado.
Entender como esse conceito se desenvolveu é fundamental para compreender
como continuará a se desenvolver e suas potenciais aplicações
Como dito anteriormente, a ideia de objetos conectados e que trocam
informação entre si não é nova. Em 1832 foi criado o primeiro telégrafo
eletromagnético. No ano seguinte, Carl Friedrich Gauss e Wilhelm Weber
5
inventaram o próprio código e foram capazes de se comunicar a uma distância
de 1200m (POSTSCAPES, 2018).
Onze anos depois, em 1844, Samuel Morse marcou a história da
comunicação, enviando a primeira mensagem em código morse. “What hath God
wrought? ”.
Entretanto, somente em 1926 a ideia de um planeta conectado foi exposta
publicamente. Nikola Tesla, em uma entrevista à revista Colliers, disse: “Quando
o wireless for perfeitamente aplicado, toda a terra será convertida em um
gigantesco cérebro, o que, de fato, ela é, com todas as coisas sendo partículas
de um inteiro real e rítmico [...] os instrumentos através dos quais poderemos
fazer isso serão incrivelmente simples, comparados ao nosso telefone atual. ”
(COLLIER'S, 1926)
Em 1950, Alan Turing, em seu artigo “Computing Machinery and
Intelligence” no Oxford Mind Journal, disse: “[…] deve-se prover a máquina com
os melhores órgãos sensoriais que o dinheiro pode comprar, então ensiná-la a
entender e falar inglês”. Surgia, então, a ideia de criar máquinas capazes de
“sentirem” o mundo físico, real e de se comunicarem conosco. Nasciam os
sensores e as interfaces intuitivas ao usuário.
Surge, em 1969, a ARPANET (Advanced Research Projects Agency
Network), uma rede primitiva capaz de realizar troca de pacotes. Ela também foi
a primeira rede a implementar o protocolo TCP/IP. As duas tecnologias se
tornaram a base técnica da internet como conhecemos hoje. Com o crescimento
da ARPANET, em 1984 o sistema de nomes de domínios (DNS) foi introduzido.
Em resumo, o DNS traduz o nome de domínios (sites) para o endereço IP
necessário para localizar e identificar serviços e dispositivos que estão sob o
protocolo da rede. Ele se tornou um componente essencial para garantir a
funcionalidade da rede mundial de computadores (WWW), que seria proposta
por Tim Berners-Lee, em 1989.
Considerado o primeiro dispositivo a utilizar IoT, John Romkey criou, em
1990, uma torradeira que poderia ser ligada e desligada através da internet.
Seguindo essa mesma linha de uma IoT primordial, em 1993, Quentin Stafford-
Fraser e Paul Jardetzky criaram a “cafeteira da sala de Tróia”. Ela ficava
localizada no laboratório de computadores da universidade de Cambridge e era
monitorada através de imagens que eram atualizadas três vezes por minuto e
6
enviadas ao servidor do prédio. Mais tarde, com o desenvolvimento dos
navegadores de internet, ela foi colocada online.
Finalmente, em 1999, o termo internet das coisas foi criado por Kevin
Ashton, diretor executivo da Auto-ID Center: “Posso estar errado, mas tenho
quase certeza de que a frase “Internet das Coisas” ganhou vida como o título de
uma apresentação que eu fiz no Procter & Gamble (P&G), em 1999”.
O Cisco Internet Business Solutions Group estima que a IoT efetivamente
"nasceu" entre 2008 e 2009, como mostrado na figura abaixo.
Figura 1: Surgimento da IoT
Em 2003, havia aproximadamente 6,3 bilhões de pessoas no mundo e
500 milhões de dispositivos conectados à Internet, o que resulta em
aproximadamente 0,08 dispositivos conectados por pessoa. Em 2015, observou-
se um crescimento explosivo de smartphones e tablets, o que levou o número
de dispositivos conectados à Internet para 12,5 bilhões. Pela primeira vez na
história, o número de dispositivos conectados por pessoa foi superior a 1
(exatamente 1,84) (EVANS, 2011).
O IPV6 é lançado publicamente em 2011. Esse novo protocolo permite
até 2128 endereços diferentes. Para entender o tamanho desse número, Steven
Leibson disse: “Poderíamos designar um endereço IPV6 para cada átomo na
superfície terrestre e ainda ter endereços suficientes para mais de 100 outras
terras”.
7
Também em 2011 algumas plataformas de hardware, como o Arduíno,
começam a ganhar espaço e fazer com que a IoT se torne acessível a quaisquer
pessoas que tenham interesse pelo tópico (POSTSCAPES, 2018).
Surgiram também termos vinculados à IoT, como Big Data, Analytics e,
mais recentemente, Machine Learning, que passaram a ser alvo de atenção por
parte das empresas. Na indústria, é através desses recursos que são melhores
aproveitados os benefícios da IoT. É possível, por exemplo, transformar os
dados em informação relevante para o usuário, ou apresentar a informação de
forma eficaz e eficiente, auxiliando na tomada rápida de decisões e,
consequentemente, aumentando a produtividade. (ALMEIDA, 2015). Inclusive,
através desses instrumentos, está se tornando possível automatizar e até
mesmo melhorar os efeitos das tomadas de decisões, pois, diferentemente dos
humanos, um computador é capaz de decidir algo somente com base em dados,
sem ser afetado por emoções, o que pode ser benéfico para alguns setores.
(BECHARA et al, 2000)
A IoT, hoje, está se tornando significativa na economia. Estima-se que,
para os diversos usos doméstico e industrial, o valor esteja na ordem de bilhões
de dólares, conforme previsão do site Statista, ilustrado na figura a seguir:
Fonte: Statista
Figura 2: Impacto estimado da IoT em diversos mercados
A empresa de consultoria Gartner divulga anualmente um infográfico
chamado “Hype Cycle”. Ele mostra as tendências futuras para as tecnologias
emergentes. Em 2014, a IoT estava no topo das expectativas infladas, o que
8
significa que se esperava demais dessa tecnologia, até mais do que ela
realmente é capaz de fazer. Hoje, após 4 anos em que esse gráfico foi elaborado,
é seguro dizer que o conceito de internet das coisas começa a ser realmente
colocado em prática de forma produtiva e condizente com a realidade de suas
limitações (GARTNER, 2014).
6 Aspectos técnicos
Para um sistema que utilize IoT funcionar, são necessários três elementos
básicos, sendo eles: os sensores, que servirão para avaliar as variáveis de
importância para o objeto em estudo; a rede, que agirá conectando todos os
sensores instalados nas máquinas; o servidor, que receberá todos os dados
obtidos e deve ser capaz de interpretá-los, de forma a possibilitar a tomada de
decisão por parte de um gestor.
6.1 Sensores
A definição de sensores, segundo a Pontifícia Universidade Católica do
Rio grande do Sul, é:
“Sensores são dispositivos amplamente utilizados na automação
industrial que transformam variáveis físicas, como posição,
velocidade, temperatura, nível, pH etc., em variáveis
convenientes (unidades de engenharia). Se estas são elétricas,
a informação pode ser associada ou à tensão ou à corrente,
sendo o segundo caso mais usual, porque implica em um
receptor de baixa impedância e, portanto, maior imunidade à
captação de ruídos eletromagnéticos. Atualmente, em
ambientes mais ruidosos e com distâncias maiores é
amplamente utilizada a transmissão por fibras óticas. ”
(Sensores industriais, 2015, PUC-RS)
Ao longo dos anos, os sensores tornaram-se peça fundamental na
automação dos mais diversos negócios. Industrialmente, são amplamente
utilizados em linhas de montagem e de produção para garantir a qualidade e a
rápida obtenção de informação sobre os produtos que estão na linha.
9
Na mineração, como parte integrante da indústria, não poderia ser
diferente. Existem também diversos tipos de sensores que podem ser aplicados
nas mais variadas funções.
Há sensores para várias aplicações. Os tipos de sensores industriais mais
comuns são: Sensores de Pressão, Sensores de Temperatura, Sensores de
Nível, Sensores de Vazão e ainda os mais comuns: indutivo, capacitivo,
fotoelétrico, magnético e ultrassônico (ENGEREY, 2017).
Com essa variedade, é possível medir diversas variáveis operacionais
que afetam a qualidade da operação de lavra ou beneficiamento, como, por
exemplo, a pressão interna de pneus de caminhões ou de uma coluna de
flotação, a temperatura dos componentes dos equipamentos, o teor de metais
pesados num efluente da usina, entre várias outras possibilidades.
Eles podem ser divididos em dois principais grupos: os sensores discretos
e os sensores de medição, também chamados transdutores.
Os sensores discretos, emitem sinais binários de saída (1 ou 0, ligado ou
desligado). Eles são muito utilizados industrialmente para detectar a chegada de
objetos em um determinado local ou para realizar contagens.
Já os transdutores realizam medidas “contínuas”. O sinal de saída
representa a amplitude do sinal de entrada, ou seja, é possível medir variáveis
muito mais complexas. O sinal de saída pode ser analógico ou digital, o que
facilita o envio e leitura dos dados obtidos. Devido a isso, são utilizados em
controles dinâmicos de processos (PUC-RS, 2015)
Apesar da nomenclatura distinta, transdutores e sensores discretos são
comumente chamados somente de sensores. Dessa forma, todos os
equipamentos utilizados para medir uma variável e fornecer um sinal de saída
como resposta serão tratados aqui como sensores.
Na mineração em especial, esses equipamentos precisam de um certo
cuidado maior em sua fabricação, pois o ambiente de mina é marcado por
adversidades, como poeira, umidade, gelo e vibrações. Como exemplo, as
principais características exigidas para um sensor de vibração, destacam-se:
Robustez física: Partículas em suspensão e alto nível de vibrações;
Precauções contra corrosão: Ambiente empoeirado e corrosivo;
Boa relação sinal-ruído: Para detecção de defeitos em rolamentos.
10
A seguir, temos os principais sensores utilizados nas mais diversas
aplicações e que possuem grande possibilidade de aplicação também na
mineração
6.1.1 Sensores piezoelétricos
Sensores piezoelétricos possuem a principal função de converter energia
mecânica em energia elétrica. Da mesma forma, energia elétrica também pode
ser convertida em energia mecânica através do efeito piezoelétrico. Eles podem
ser utilizados para identificar problemas com motores, como batidas resultantes
de má combustão interna. O carregamento do motor também pode ser
determinado calculando a pressão absoluta, o que pode ser feito utilizando esse
tipo de sensor em sistemas de injeção de combustível
6.1.2 Sensores de pressão
Esse tipo de sensor transforma a pressão local em sinais elétricos.
Também são conhecidos como indicadores de pressão, manômetros e
piezômetros. Eles são utilizados para medir a pressão de gases ou líquidos.
Suas aplicações envolvem medições de altitude, profundidade, fluxo e de
vazamentos. O seu funcionamento é ilustrado na figura a seguir
Fonte: Elprocus
11
Figura 3: Sensor de pressão
O diafragma é, primeiramente, calibrado em um local com pressão
conhecida. Quando a pressão muda, ele pressiona o cristal no interior do sensor,
gerando uma deformação mecânica, que é transformada em sinal elétrico
através do efeito piezoelétrico. Esse sinal é então enviado ao output e
interpretado.
6.1.3 Sensor de temperatura
Sensores de temperatura são dispositivos elétricos usados para converter
a temperatura de alguma coisa em outra forma de energia, como a elétrica,
pressão ou mecânica.
Os transdutores de temperatura são utilizados para medir a temperatura
de diversos equipamentos, de forma que se possa monitorar e até mesmo
automatizar o controle térmico.
Um esquema simples de controle de temperatura é descrito a seguir: uma
placa Arduíno pode ser utilizada para controlar as várias funções de um esquema
de medição, incluindo a conversão de um tipo de sinal analógico para outro
digital. A temperatura medida pode ser exibida em um display. Baseado no valor
obtido para a temperatura, um pulso modulado é gerado pelo programa do
12
Arduíno e o output gerado é utilizado para controlar um cooler através do motor
conectado ao sistema. (AGARWAL, 2018)
6.1.4 Transdutor ultrassônico
Transdutores ultrassônicos são um tipo de sensores acústicos que podem
ser divididos em três categorias: transmissores, receptores e transceptores.
Os transmissores convertem sinais elétricos em ultrassom, os receptores
convertem ultrassom em sinais elétricos e os transceptores são capazes de
emitir e receber ultrassom.
Sua principal aplicação é em medir distâncias, baseado na reflexão do
som emitido e recebido. Com base nessa medição contínua de distâncias, é
possível utilizar esses sensores para obter imagens de vídeo de locais
inacessíveis ou escuros. Também é possível utilizá-los como sensor de presença
ou de movimentação.
O uso de alguns desses sensores ou de combinações entre eles é
potencialmente capaz de monitorar e até automatizar diversas operações de
mina ou de usina. Como exemplos mais óbvios, temos sistemas automáticos de
despacho, monitoração da vibração de equipamentos (para realizar manutenção
preditiva) e controle de variáveis da usina (como pressão, pH).
Entretanto, os sensores sozinhos não são capazes de realizar nada sem
terem o seu output interpretado. Para isso, é necessário um meio de transmissão
de dados para o servidor. Esse meio é chamado de rede e pode ser estruturado,
basicamente, por cabos de fibra ótica, por ondas de rádio (Wi-Fi) ou por uma
combinação dos dois
6.2 Rede
A rede atua como o meio de conexão entre os sensores e o servidor ou
usuário final. É por ela que a informação passa antes de ser interpretada. Na
mineração, a sua estruturação representa um desafio, dado que as mudanças
constantes na topografia (que é, muitas vezes, irregular) implicam em uma maior
dificuldade para que as ondas de rádio cheguem ao equipamento, o que resulta
em perdas de pacotes de dados, corrompendo a mensagem. Em alguns casos,
onde não há a necessidade da informação em tempo real, isso não é tão
prejudicial. Porém, em casos de sistemas de despacho ou de equipamentos
13
teleguiados, espaços da mina sem sinal podem representar perdas expressivas
de produtividade (Barbosa, 2016).
A solução encontrada hoje em dia por diversas minas que utilizam
sistemas de despacho é a utilização de uma torre de telecomunicação,
posicionada em um local ótimo, de forma que consiga fornecer sinal para toda a
mina, durante a operação. Esse método é caro, pois, além dos altos custos de
instalação da torre, ele exige o mapeamento da intensidade dos sinais de rádio
na topografia local. Esse alto custo pode inviabilizar um projeto de IoT num
empreendimento minerário.
Para pensar em soluções relativamente baratas, é preciso pensar em
termos de design de rede. Assim como cada rota de beneficiamento segue um
caminho diferente dependendo da caracterização do minério, o design da rede
também deve ser bem específico à mina, devido às diversas condições
geológicas e topográficas que podem existir. Entretanto, é possível pensar em
um modelo geral de rede, que pode ser adaptado às necessidades especificas.
Nesse contexto, o design de rede que mais demonstra flexibilidade é o
hierárquico.
6.2.1 Modelo de rede hierárquica
Ao criar uma rede local que atenda às necessidades de uma empresa
pequena ou média, é mais provável que haja êxito no seu plano caso seja usado
um modelo de design hierárquico. Comparada com outros designs de rede, uma
rede hierárquica é mais fácil de gerenciar e expandir, e os problemas são
resolvidos mais rapidamente.
O design de rede hierárquico envolve a divisão da rede em camadas
discretas, facilitando escalabilidade e desempenho. São divididos em três
camadas: acesso, distribuição e núcleo.
Fonte: CCNA Exploration
14
Figura 4: Modelo hierárquico de rede
Na camada de acesso é onde há a conexão com os dispositivos finais.
Ela faz uma interface com os PCs, impressoras, smartphones, tablets e qualquer
dispositivo capaz de ler os dados e interagir com o usuário final, fornecendo
acesso ao restante da rede. Nessa camada, podem estar os roteadores,
switches, bridges, hubs e pontos de acesso sem fio. Possui dois principais
propósitos: Fornecer um meio de conectar dispositivos à rede e agir como uma
primeira barreira de segurança, controlando as permissões de acesso.
A camada de distribuição é responsável por receber os dados dos
switches da camada de acesso, agrega-los e transmiti-los para a camada de
núcleo. Nela é feito o controle de fluxo de tráfego da rede (utilizando políticas,
que podem ser com base na necessidade de rede de determinada operação) e
determina domínios de broadcast (um segmento de rede no qual qualquer
dispositivo conectado à rede é capaz de se comunicar com outro sem a
necessidade de dispositivos de roteamento, ou seja, é possível enviar
determinada informação a todos os dispositivos conectados na rede,
independentemente das permissões). Essa camada também realiza funções de
roteamento entre redes locais virtuais (VLANs). As VLANs permitem segmentar
o tráfego de um switch em sub-redes separadas. Os switches dessa camada de
distribuição devem ser dispositivos de alto desempenho, com alta disponibilidade
e com redundância, para assegurar que pacotes não se perderão e a informação
sempre chegará ao núcleo.
A camada de núcleo é o “backbone” da rede. Sua principal característica
é a alta velocidade do fluxo de dados. Por ser essencial à conectividade entre os
dispositivos da camada de distribuição, é extremamente importante que o núcleo
seja altamente disponível e redundante. Ele também deve ser capaz de
encaminhar grandes quantidades de dados rapidamente. Essa camada pode se
15
conectar a recursos de Internet e à nuvem, o que pode possibilitar ainda mais
velocidade na comunicação e novas soluções para a empresa. (CISCO, 2014)
Existem muitos benefícios associados ao design hierárquico de rede.
Podemos listar:
1. Escalabilidade:
A modularidade do design permite replicar os elementos à medida em que
a rede cresce. É fácil adicionar mais switches nas camadas de distribuição e
núcleo quando a demanda crescer.
2. Redundância:
Em operações minerarias a disponibilidade da rede pode ou não ser um
fator limitante. Nos casos em que isso é um problema, é preciso garantir a
disponibilidade. Para isso, os switches de uma camada inferior são conectados
a dois ou mais switches de uma camada superior, o que aumenta drasticamente
a disponibilidade.
3. Desempenho:
O alto desempenho dos switches de núcleo e de distribuição permitem
taxas de transmissão altas, próximo ao máximo suportado em toda a rede
4. Segurança:
O fato de ser possível gerenciar quem pode se conectar à rede ainda na
camada de acesso cria uma ótima parede inicial. A opção de se utilizar políticas
de segurança mais avançadas na camada de distribuição contribui ainda mais
para uma rede segura.
5. Gerenciamento:
Cada camada do design executa funções específicas e consistentes,
facilitando a realização de possíveis alterações necessárias na rede.
Ao iniciar a seleção de equipamentos na camada de acesso, deve-se
assegurar que todos os dispositivos de rede que precisam de acesso à rede
estão acomodados. Depois de contabilizar todos os dispositivos finais, é possível
estimar melhor a quantidade de switches na camada de acesso. O número de
switches da camada de acesso e o tráfego estimado que cada um gera ajuda a
determinar quantos switches da camada de distribuição serão obrigatórios para
obter o desempenho e a redundância necessários para a rede. Depois de
determinar o número de switches da camada de distribuição, é possível
16
identificar quantos switches do núcleo são obrigatórios para manter o
desempenho da rede (PRISCILA, 2011)
6.2.2 Aplicações do design
Como já foi dito, um design de rede na mineração deve levar em conta a
variação na topografia, pois essa mudança na geometria do local altera a
propagação das ondas de rádio e pode gerar zonas sem sinal. Isso é um
problema constante quando se pensa num design em que os únicos elementos
da rede são a antena de telecomunicações, os sensores e computadores
conectados.
Existem poucos estudos relacionados a diferentes modos de transmissão
de dados num ambiente de mineração, porém, com os conhecimentos sobre o
design hierarquizado de rede que foi exposto acima, pode-se pensar em algumas
soluções plausíveis para se obter maior disponibilidade, desempenho e menor
custo.
Uma opção é a possibilidade de se adicionar repetidores de sinal em todos
os equipamentos. Um repetidor wireless típico de mina pode ser visto a seguir:
Fonte: MST
Figura 5: Repetidor de sinal
Nesse caso, os sensores de determinado equipamento são conectados
diretamente a esses dispositivos. Assim, esses repetidores tornam-se parte da
camada de acesso. Eles se comunicam sem fio com roteadores de sinal
17
localizados em pontos estratégicos da mina. Esses roteadores, por sua vez, são
conectados a switches redundantes através de cabos ethernet, compondo a
camada de distribuição. Por fim, esses switches seriam conectados aos switches
da camada núcleo, através de cabos de fibra ótica.
Figura 6: Caminhões e escavadeiras conectadas a uma rede hierarquizada
Fonte: Modificado de Web Póvoa
A figura esquematiza como seria a rede descrita. Como cada
equipamento possui um repetidor, eles também podem agir como parte da
camada de distribuição, em locais mais afastados onde o sinal do roteador não
consegue alcançar. Apesar de não permitir redundância, tornando a rede menos
disponível no trecho em que essa é a única opção, essa estratégia de utilizar os
próprios equipamentos como “repetidores móveis de sinal” pode ser capaz de
reduzir custo com switches, roteadores e cabos.
Para facilitar o gerenciamento, os equipamentos ou peças monitoradas
podem ser divididos em VLANs. Por exemplo, uma rede virtual para os
caminhões, outra para as escavadeiras, outra para os sensores dos pneus, e
assim por diante. Essa divisão em redes virtuais também permite que maior
largura de banda seja alocada para onde há maior necessidade. Por exemplo,
uma escavadeira teleguiada que envia áudio e vídeo demanda muito mais da
rede do que um sensor de vibração, portanto mais banda deve ser alocada para
a escavadeira.
18
6.2.3 Mineração subterrânea
No caso de minas subterrâneas, é muito mais intuitivo pensar em um
design semelhante para a rede. O espaço confinado inviabiliza o uso de Wi-Fi
por longas distâncias, sendo necessário utilizar cabos de fibra ótica para
conectar todos os switches. Apesar de seguir um conceito semelhante ao
exposto anteriormente, é preciso salientar alguns problemas específicos do
ambiente subterrâneo. (Solomon, 2013)
Por ser um ambiente fechado de mina, o sinal pode atingir determinados
minerais ferrosos, o que aumenta a probabilidade de alguns bits serem “flipados”
(1 se tornar 0 e vice-versa), corrompendo a mensagem. Isso faz com que seja
necessário um número maior de elementos de rede (roteadores, switches),
encarecendo o projeto.
Um segundo problema é a necessidade de se possuir equipamentos de
rede bem preparados para condições adversas. O ambiente da uma mina
subterrânea é hostil para esse tipo de dispositivo normalmente frágil. Poeira,
umidade, frio, calor, sujeira, detonações e ocasionais batidas de um
equipamento pesado fazem parte da rotina de um roteador nesses locais. Para
manter uma disponibilidade alta e facilitar a manutenção, é preciso mais do que
um design de rede bom, mas é também necessário o uso de equipamentos
robustos.
A Dundee Precious Metals foi capaz de implantar um projeto de IoT em
sua operação, reduzindo os custos com comunicação e aumentando a
produtividade. O estudo de caso será relatado mais à frente.
6.3 Servidor
Quando a rede se torna grande demais, é necessário utilizar um servidor
para realizar diversas funções, auxiliando na velocidade e segurança.
Um servidor é um sistema de computação centralizada que fornece
diferente serviços a uma rede de computadores. Existem vários tipos de
servidores com várias funções diferentes. Os computadores que acessam os
serviços de um servidor são chamados clientes. Em pequenas e médias
empresas é comum se ter um ou mais servidores que acumulem funções,
enquanto em grandes empresas tem-se um servidor para cada serviço.
19
No caso de uma rede num empreendimento minerário, o principal tipo de
servidor utilizado é para armazenamento de dados. Como o volume de
informação a ser processada é muito grande, tem-se a necessidade de utilizar
um hardware dedicado para armazenar e processar esses dados.
Em termos de hardware, também existem diversos modelos de
servidores. Os principais tipos são o servidor torre, o servidor rack e o servidor
blade.
6.3.1 Servidor torre
É o modelo mais básico e provavelmente mais conhecido. Esse servidor
leva esse nome porque possui um formato parecido com o gabinete clássico de
um desktop. Apesar de ser maior e, dependendo do modelo, mais limitado, tem
como principais vantagens a sua baixa produção de ruído e sua flexibilidade -
não apenas tecnológica e de manutenção, como também física, pois pode ser
alojado com facilidade mesmo em locais compactos.
6.3.2 Servidor rack
Esse servidor conta com design horizontal. Geralmente, possui maior
poder de processamento e armazenamento. Ele também traz mais eficiência no
aproveitamento do espaço físico - justamente por causa do seu formato - e
possibilita o empilhamento de múltiplos dispositivos. A desvantagem do servidor
rack resuta da manutenção e do gerenciamento, que costumam dar mais
trabalho e gerar mais custos.
6.3.3 Servidor blade
É o modelo mais avançado dos três, possui grande velocidade de
transmissão de dados, muita capacidade de armazenamento e ainda possibilita
o acesso e a execução de aplicações pesadas - como serviços de e-mails
corporativos, por exemplo. Além disso, seu formato de módulo permite que a
empresa organize um data center (local onde fica armazenada a estrutura de
servidores) com facilidade e otimização do espaço físico. (MARTINI, 2016)
Dentre os vários modelos possíveis, é necessário escolher o que mais se
adequa às necessidades presentes e futuras. O primeiro passo é, antes mesmo
20
de pesquisar por modelos e marcas, definir qual é essa real necessidade do
empreendimento.
Se a empresa ainda não conta com muita demanda de armazenamento
de dados e precisa, prioritariamente, de uma ferramenta para guardar arquivos
leves (como documentos de texto, planilhas e imagens, por exemplo), um
servidor mais comum, modelo torre, provavelmente é o ideal. Dessa forma, será
feito um investimento menor, mas que suprirá as necessidades atuais. Porém, à
medida que a rede cresce e mais dados começam a circular, será necessário
adquirir um novo modelo.
Na mineração, é recomendado uma infraestrutura completa e ágil, que
permita muitas conexões, alta velocidade de transmissão de dados, espaço de
armazenamento para guardar arquivos pesados (e em grande quantidade) e
também acessar aplicações diretamente do servidor. Para garantir tais
qualidades, o recomendado é um modelo mais poderoso. Embora esse tipo de
equipamento possua um preço geralmente mais elevado, a relação custo-
benefício é favorável, já que as atividades da empresa serão realizadas de forma
mais ágil e eficiente.
Além disso, é preciso ter atenção não apenas com a capacidade de
armazenagem e transmissão de dados, mas também com o número de portas
que o equipamento possui. Quanto mais portas, maior o número possível de
conexões com outros dispositivos. (MARTINI, 2016)
6.4 Interpretação de dados e automação
Com os sistemas de transporte e armazenamento de dados estruturados,
resta interpretar a informação obtida e automatizar o que pode ser automatizado.
Assim, os dados podem seguir dois caminhos distintos. O primeiro é para um
usuário final, provavelmente o gerente de determinada área, que analisará
através de softwares o que foi obtido. O segundo é para algum dispositivo que
interpretará os dados automaticamente e enviará um sinal de resposta, baseado
em lógica de programação. Os dois caminhos necessitam de interferência
humana, seja para o efetivo funcionamento ou para a manutenção.
Na automação de determinadas tarefas, como regular a temperatura de
algum lugar ou dosar de forma diferente um determinado reagente, pode-se
utilizar soluções baseadas no Arduíno.
21
6.4.1 Arduíno
A histório do Arduíno, sintetizada de forma rápida, pode ser lida a seguir:
“O Arduíno foi criado em 2005 por um grupo de 5 pesquisadores:
Massimo Banzi, David Cuartielles, Tom Igoe, Gianluca Martino e
David Mellis. O objetivo era elaborar um dispositivo que fosse ao
mesmo tempo barato, funcional e fácil de programar, sendo
dessa forma acessível a estudantes e projetistas amadores.
Além disso, foi adotado o conceito de hardware livre, o que
significa que qualquer um pode montar, modificar, melhorar e
personalizar o Arduíno, partindo do mesmo hardware básico. ”
(Thomsem, 2014)
Ele é uma placa composta por um microcontrolador Atmel, circuitos de
entrada/saída, e pode ser facilmente conectado a um computador e programado
via IDE (Integrated Development Environment, ou Ambiente de Desenvolvimento
Integrado) utilizando uma linguagem baseada em C/C++, sem a necessidade de
equipamentos extras além de um cabo USB. Essa facilidade para prototipar
projetos de automação reduz custos e pode viabilizar diversas aplicações de IoT.
O Arduíno possui uma enorme quantidade de sensores que podem ser
conectados a ele. Todos os tipos listados anteriormente podem ser encontrados
a um preço baixo para serem utilizados em testes. O problema, entretanto, é que
esses sensores são pouco robustos, o que inviabiliza seu uso na mineração.
Para utilizar uma placa Arduíno em um ambiente como esse, é preciso
utilizar sensores que possam ser submetidos a condições mais extremas. O
problema é que esses sensores normalmente não são compatíveis com a placa
e necessitam de adaptação.
Para resolver esses problemas, a forma mais simples é adicionar um dos
chamados Shields. Eles são placas de circuito modulares que podem ser
conectadas ao Arduíno e expandir suas capacidades. Existem Shields com
diversas finalidades, porém os mais importantes são os Ethernet ou WiFi Shields.
Eles permitem conectar o Arduíno à rede e à internet, possibilitando uma maior
flexibilidade de usos e sendo responsáveis por integrar a placa a uma solução
em IoT.
22
Utilizando um Shield de rede, o Arduíno recebe os dados através da rede
ou do servidor, executa a lógica que foi programada e envia o sinal de saída de
volta para a rede, podendo automatizar qualquer variável que se deseje. Esse
tipo de automação é ótimo quando se precisa manter constante determinadas
variáveis, como hold-up do ar numa coluna de flotação, por exemplo. Um sensor
de pressão pode ser colocado no interior da coluna e o Arduíno programado para
regular a vazão de ar de acordo com a variação de pressão, de forma a manter
um hold-up constante. Inúmeras possibilidades de uso podem ser pensadas,
dependendo das necessidades.
7 Discussão
De posse desses conhecimentos básicos sobre os aspectos técnicos de
um projeto de IoT, é possível pensar em diversas soluções para a mineração.
Hoje em dia, um dos principais motivos dessa forma de comunicação ser pouco
utilizada no setor mineral, é o alto custo associado à instalação do projeto. Com
designs de rede inteligentes é possível reduzir o CAPEX das redes, o que
justificaria a instalação da mesma em diversos tipos de empreendimentos. Com
a facilidade proporcionada pela IoT, é possível alcançar maior controle e
produtividade operacional.
Combinações de diversos sensores conectados em rede podem fornecer
uma quantidade gigantesca de dados, capazes de influenciarem insights
diferentes sobre o empreendimento a ser analisado. Com o volume de dados
obtidos, é possível utilizar Analytics ou big data analytics para uma tomada de
decisões muito mais eficiente, podendo, até mesmo, ser automática.
Com o desenvolvimento das tecnologias relacionadas ao Machine
Learning, num futuro próximo poderemos ter uma mineradora totalmente
automatizada, que se adapta ao minério e reage com as mudanças geológicas
e estruturais identificadas. Para isso, serão necessárias redes muito mais
robustas e bem planejadas, com altíssima disponibilidade (superior a 99%) além
de servidores mais poderosos e seguros.
8 Exemplos de aplicação
Alguns empreendimentos minerários tiveram sucesso com a implantação
de soluções com IoT. Todos eles demonstraram um ganho significativo em
23
produtividade e uma redução nos custos com comunicação. Dentre os citados a
seguir, a “Mine of the Future”, da Rio Tinto, merece destaque, por sua proposta
promissora de uma mina completamente automatizada.
8.1 Fortescue metals group
A FMG transformou a forma como seus caminhões eram carregados,
utilizando dados em tempo real para dar aos gerentes uma visão de quanto
minério cada caminhão estava transportando e se o caminhão estava cheio. Pela
primeira vez, essa visão permitiu que os operadores fossem avisados, via rádio,
quando seus caminhões não estivessem cheios e fossem instruídos a maximizar
a capacidade. Devido a isso, alguns caminhões puderam ajudar outras minas
sem custo adicional. O resultado foi uma maior capacidade dos caminhões e um
maior rendimento na produção de minério, dois fatores que significaram um
grande aumento nos lucros.
8.2 Goldcorp
A Goldcorp chamou atenção com sua “mina conectada”, onde todos os
capacetes dos operários foram equipados com dispositivos de rastreamento
para monitorar suas localizações em tempo real. O benefício mais óbvio é a
segurança, pois se tornou possível conhecer a localização de todos os operários
e garantir que eles não estivessem entrando em locais proibidos da mina.
Além disso, a Goldcorp estendeu a estratégia de IOT em tempo real para
outras áreas. Para manter um suprimento de ar fresco na mina, a companhia
desenvolveu um sistema chamado “Ventilation-On-Demand”, que melhorou o
fluxo de ar, o uso e a produção de energia, além de reduzir os custos
operacionais, pois o fluxo de ar pode ser direcionado somente onde e quando
for necessário.
8.3 Rio Tinto
Uma das maiores corporações mundiais de mineração, Rio Tinto, está no
processo de automatizar muitos de seus veículos e máquinas na região de
Pilbara, no oeste australiano.
24
Eles a chamam de “Mine of the Future”, com 69 caminhões autônomos,
controlados por um sistema automático de carregamento, feito para carregar o
minério da mina até as usinas de processamento de forma mais eficiente e
segura do que utilizando motoristas humanos. A companhia pretende expandir
a automação até os trens e as escavadeiras.
O centro de operação da companhia, em Perth, controla todas as
máquinas autônomas em todos os locais de mineração em Pilbara, o que fornece
à companhia uma visão completa da operação, com painéis de controle. Além
disso, há também a possibilidade de colaboração entre os diversos times de
mineração, em tempo real. Isso ajuda os gerentes a otimizar a logística e a
manutenção de todas as minas, através de uma localização central.
8.4 Dundee Precious Metals
Dundee foi uma das primeiras companhias a levar redes wireless a minas
subterrâneas, começando em 2010, na sua mina de cobre e ouro em Chelopech,
Bulgária. O objetivo principal era manter o controle da localização dos
equipamentos e das pessoas, e de permitir uma comunicação em tempo real
com a superfície.
O pilar do sistema são 55 milhas de cabos de fibra ótica, equipados com
pontos de acesso Wi-Fi. Apesar do projeto ter começado com roteadores
comuns, difíceis condições ambientais nos túneis forçaram diversas
customizações. A presença de quartzo nas paredes dispersava as ondas de
rádio do Wi-Fi, então foi preciso adicionar extensores de sinal e antenas
parabólicas para focar os sinais. Além disso, foi necessário reforçar os
roteadores para suportarem ameaças físicas, como água, pedras caindo e uma
batida ocasional de um veículo ou máquina pesada.
Finalizada a implantação do projeto, a comunicação se tornou confiável e
instantânea, mesmo no fundo da mina, a aproximadamente 2000 pés de
profundidade. Os operadores podem levar laptops e smartphones na mina para
se manterem conectados ao pessoal e aos softwares na superfície. Além disso,
os gerentes podem saber onde está cada pessoa e cada equipamento na mina,
o que ajuda a prevenir acidentes e paradas inesperadas, além de coordenar as
operações em tempo real.
25
Segundo o diretor de TI da Dundee, “Você pode estar em Toronto e
acompanhar toda a operação pelo monitor, em tempo real”.
O custo de pesquisa e desenvolvimento de criar uma solução na mina
está estimado entre $250.000 e $300.000, porém o resultado foi uma redução
de 20% nos custos de comunicação, um aumento de produtividade e uma
diminuição no tempo perdido devido a incidentes inesperados (Solomon, 2013)
9 Impactos gerados pela implementação da IoT
Este trabalho elucida as vantagens da implementação da IoT (mais
segurança, otimização, comunicação, diminuição de desperdícios e controle e
automação são exemplos disso). Porém, como todo novo projeto, os impactos
negativos precisam ser considerados e muito bem estudados para que essa
tecnologia não seja subutilizada.
A começar pela compatibilidade: atualmente não há um padrão
internacional para os equipamentos de marcação e monitoramento.
Provavelmente essa é a desvantagem mais fácil de superar, pois basta que as
empresas fabricantes desses equipamentos concordem com um padrão (como
Bluetooth, USB, etc), o que deve acontecer caso a tecnologia comece a ser
utilizada em maiores escalas. Porém, mesmo que se chegue a um padrão
comum, problemas técnicos persistirão. Hoje, existem dispositivos habilitados
para Bluetooth e ainda assim há problemas de compatibilidade nessa tecnologia.
Isso pode resultar em pessoas comprando aparelhos de um determinado
fabricante, gerando dependência a um fornecedor específico.
A IoT consiste em várias tecnologias cujas arquiteturas são diferentes
umas das outras, isso a torna um sistema complexo. Como em todos sistemas
complexos, há mais oportunidades de falha. Com a Internet das Coisas, os
fracassos poderiam ser muito comuns caso o projeto não seja bem estudado e
dimensionado antes da sua implantação. Essa complexidade inerente às
premissas da IoT pode tornar caros alguns projetos. Ela é uma rede na qual
qualquer falha ou erro no software ou hardware terá sérias consequências. Até
mesmo a falta de energia pode causar inconvenientes.
Além disso, uma falha na rede IoT pode levar a mais tempo para
restauração do serviço, exigindo trabalhadores qualificados, com conhecimento
em várias tecnologias. Logo, o setor de tecnologia da informação de uma
26
empresa que adota a ideia deve pagar caro para contratar e manter esses
funcionários capacitados. Como há vários dispositivos de fornecedor envolvidos
na rede IoT, ele exige que os testes de interoperabilidade sejam realizados antes
de iniciar o uso do sistema. Isso também acarretará custos aos fabricantes de
dispositivos IoT e à empresa que está operando o projeto.
Com todos os dados da IoT sendo transmitidos, há um risco de
comprometer a privacidade. Para um uso realmente efetivo da tecnologia, a rede
deve estar conectada à internet gerando um perigo iminente de segurança da
informação, pois toda ela está propensa a ataques de hackers. Pode-se utilizar
uma intranet em casos onde se deseja maior privacidade, porém isso prejudica
a capacidade de obter informações sobre o empreendimento em qualquer lugar
do mundo.
Outro inconveniente que a adoção da IoT pode causar é a diminuição do
número de empregos de trabalhadores e auxiliares não qualificados, devido à
automação das atividades diárias. Este problema é comum ao advento de
qualquer tecnologia e pode ser superado com a educação. Com as atividades
diárias sendo automatizadas, naturalmente, haverá menos requisitos de
recursos humanos, principalmente funcionários com menos instrução, podendo
causar um problema de desemprego na sociedade local. Isso pode inclusive
inviabilizar alguns empreendimentos, dado que, muitas vezes, uma das
justificativas para que um município aceite a operação de uma mina é a geração
de muitos empregos.
Com certeza levará algum tempo para o sistema IoT se tornar
completamente estável e viável, pois há novos e futuros padrões sendo
integrados.
10 Conclusão
Por ser uma proposta ainda muito nova, com uma conceituação ainda não
muito bem definida, há muito que se estudar e desenvolver, principalmente na
área da mineração, onde as condições não são muito favoráveis para a operação
de dispositivos frágeis, como os switches e roteadores que precisam estar em
campo.
Outro principal desafio a se enfrentar para a implementação de um projeto
tecnológico em uma mineradora é a mentalidade dos gestores. Operações de
27
mina costumam ser conservadoras, ou seja, resistentes às mudanças
(principalmente porque pequenas alterações no processo resultam em grandes
impactos, o que pode significar grandes perdas monetárias). Por ser uma
proposta extremamente nova e que muda numa velocidade gigantesca, pode ser
difícil convencer os responsáveis pelos projetos das vantagens da IoT.
Com os exemplos e estudos de caso apresentados neste trabalho,
tornam-se evidentes os benefícios decorrentes da adoção do conceito de
Internet das Coisas. A integração de atividades, equipamentos e sensores a uma
rede única, permitindo a rápida análise, interatividade e tomada de decisões,
sejam essas pré-programadas ou desenvolvidas manualmente através da
análise dos dados obtidos, mostra-se como um importante passo para o
crescimento da produtividade e, consequentemente, dos ganhos econômicos em
empreendimentos minerários.
Apesar de recente, com soluções ainda pontuais na indústria, a
expectativa é que a IOT represente um importante salto no desenvolvimento em
todos setores e níveis da sociedade. As mudanças mais contundentes previstas
com o advento dessa tecnologia são: o desenvolvimento de uma cidade
inteligente, onde os sistemas de administração, segurança, saúde e transporte
estejam interconectados, possibilitando uma gestão mais efetiva da máquina
pública; a completa automatização dos setores industrial, agropecuário e de
serviços onde as tomadas de decisões comerciais, produtivas e manutenção
sejam auxiliadas de modo intensivo pela adoção de sistemas inteligentes; o
desenvolvimento das residências automatizadas, que se adaptam e executam
todas as atividades cotidianas conforme o perfil do proprietário; mais
especificamente, no setor na mineração, espera-se uma atividade otimizada, de
modo que os riscos associados à vida humana se tornem os menores possíveis,
até chegar à completa automação das operações, sem riscos aos operadores.
Para os gerentes de mina, será possível identificar gargalos da produção e
decidir rapidamente as melhores opções para maximizar o NPV.
Apesar de promissora, a nova tendência apresenta alguns desafios
prévios à sua adoção sistêmica e consolidação global, como a garantia da
confidencialidade das informações, a indisponibilidade e a falta de integridade
no sinal de sensores, o “Big Data” (garantia da capacidade de armazenamento
do crescente volume de dados), a grande quantidade de dados disponibilizados
28
na vida real após a consolidação do IOT e o aumento do desemprego nas
classes menos qualificadas.
Os temas supracitados ainda necessitam de diversos estudos, pesquisas,
debates e propostas viáveis para que uma adoção da IoT na mineração e,
também, de forma generalizada no mundo seja possível.
11 Sugestões para trabalhos futuros
O uso de novas tecnologias na mineração carece de muitos estudos. Na
área da IoT, tratada nesse trabalho, recomenda-se principalmente a pesquisa de
alternativas de design de rede que reduzam o custo de implantação de um
projeto e consigam garantir a disponibilidade do sinal. Com a descoberta de
novas formas de distribuir o sinal de forma eficiente, projetos de IoT podem ser
viabilizados, aumentando a produtividade em diversas minas.
29
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