Sistema embarcado para a coleta de dados de geração fotovoltaica para Campus Inteligente

Abstract

Ao longo das últimas décadas, a obtenção de dados e tomada de decisões baseada em suas análises vem se tornando mais presente, tornando conceitos como a Internet das Coisas (Internet of Things ou IoT) mais relevantes. Define-se a IoT como o análogo a internet das pessoas, onde entendia-se que as pessoas trocavam informações e tomavam decisões, agora os dispositivos e máquinas tomam esse papel. Campus inteligentes (smart campus) são aqueles que possibilitam a interação entre o digital e o espaço real por meio de variados recursos tecnológicos como a IoT. Os diversos dispositivos utilizando IoT facilitam a vida da comunidade que convive no ambiente acadêmico, proporcionando aprendizado e interações dentro dos processos presentes, de forma moderna e sustentável. No entanto, sua implantação demanda esforços de tempo e recursos, os quais podem ser reduzidos pela adoção de soluções de software e hardware open source e desenvolvimento através de trabalhos acadêmicos. Dessa forma, buscando-se agregar ao ambiente do campus da UNESP de Sorocaba, este trabalho implementou um sistema embarcado para a coleta de dados de um sistema de geração fotovoltaica integrado à arquitetura IoT existente. O desenvolvimento do projeto foi baseado no uso de um computador de placa única (Raspberry Pi Zero W 2) conectado ao inversor fotovoltaico (HUAWEI SUN2000) para obtenção dos dados do sistema de geração solar. Os dados são recebidos do inversor via protocolo Modbus RTU e são enviados via comunicação sem fio por meio do protocolo MQTT à arquitetura IoT do campus inteligente. Para visualização e disponibilização dos dados à comunidade, telas de interface web interativa (dashboards) foram desenvolvidas e adicionadas ao website do campus inteligente. Além do acesso aos dados, a solução também é capaz de notificar problemas operacionais, como alertas de mal funcionamento.

Over the last few decades, obtaining data and making decisions based on analysis has become more typical, making concepts such as the Internet of Things (IoT) more relevant. Internet of things is defined as the analogue of the people's internet, where it was understood that people exchanged information and made decisions, now devices and machines take this role. Smart campuses are those that enable interaction between digital and real space through various technological resources such as IoT. The various devices using IoT facilitate the life of the community that lives in the academic environment, providing learning and interactions within the present processes, in a modern and sustainable way. However, its implementation demands time and resources efforts, which can be reduced by the adoption of open-source software and hardware solutions and development through academic work. Thus, seeking to add to the environment of the campus of UNESP in Sorocaba, this work implemented an embedded system for collecting data from a photovoltaic generation system integrated with the existing IoT architecture. The development of the project was based on the use of a single board computer (Raspberry Pi Zero W 2) connected to the photovoltaic inverter (HUAWEI SUN2000) to obtain data from the solar generation system. Data is received from the inverter via Modbus RTU protocol and is sent via wireless communication via MQTT protocol to the smart campus IoT architecture. For viewing and making data available to the community, interactive web interface screens (dashboards) were developed and added to the smart campus website. In addition to data access, the solution is also capable of notifying operational problems, such as malfunction alerts.