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Sensores: A nova vaga na aquisição de dados em Ambiente Cristina Gouveia.

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Apresentação em tema: "Sensores: A nova vaga na aquisição de dados em Ambiente Cristina Gouveia."— Transcrição da apresentação:

1 Sensores: A nova vaga na aquisição de dados em Ambiente Cristina Gouveia

2 2 Aula sobre Sensores Sensores O que é um sensor? –By definition, a sensor is a device that detects or measures a physical quantity in the environment (Sinclair, 2001). Involve conhecimentos numa variedade de à reas como: f í sica, qu í mica, engenharia, biologia e bioqu í mica, materiais, eletrotecnia entre outras. Classificados pela vari á vel detectada, a tecnologia utilizada, aplica ç ão ou pelo princ í pio de conversão utilizado.

3 3 Aula sobre Sensores Sensores Diferentes tipos de outputs: visuais, eléctricos. Poucos tem outputs digitais: requerem conversor ADC Escolhidos de acordo com a propriedade a medir e com o tipo de output

4 4 Aula sobre Sensores Sensores Sensor Dados PC Data Logger Microcontrolador Recolha e armazenamento de dados: –Medição pode ser cont í nua ou discreta –Controlo sobre o sistema pode ser insitu ou remoto (e.g. via Internet)

5 5 Aula sobre Sensores Sensores Tratamento de dados: –Os sensores têm valores bastante oscilantes. São necessárias técnicas de filtragem de valores e uso de estatística. Implica a calibra ç ão do sensor o que significa establecer a rela ç ão entre o input e o output do sensores. –Nem sempre medem directamente a variável em causa. Mas é possivel conhecer a relação entre o efeito medido e a variável que se pretende.

6 6 Aula sobre Sensores Sensores Sites a explorar –www.sensorsmag.com/ (artigos sobre as tecnologias dos sensores e suas aplica ç ões) –www.findasensor.com/ (Lista de sensores existentes para cada tipo de vari á vel ou aplica ç ão) –www.sensorland.com/HowPage001.html (explica como funcionam os principais tipos de sensores ) –www.delphion.com (informa ç ão sobre patentes)

7 7 Aula sobre Sensores Sensores e SIMA Dois tipos de abordagem: –Aquisi ç ão de dados para monitoriza ç ão Ambiental –Sentidos das m á quinas: Criar sistemas de informa ç ão que reajam com o ambiente envolvente. Novas interfaces Aplica ç ões Context aware

8 8 Aula sobre Sensores Sensores In-Situ e Remotos Variáveis que se pretende medir –Físicas (temperatura, humidade) –Químicas (pH, CO) –Biológicas (Bio-toxicidade, comportamentos de espécies) Maior detalhe Validar dados no campo Sistemas Ambientais & Sensores Sensores Remotos Sensores in-situ SateliteAvião Baseados no soloPortáteisLocalização fixa

9 9 Aula sobre Sensores Sistemas Ambientais & In-situ Sensores Mais de 100 vari á veis ambientais Mais de 2300 produtores de sensores Mas cuidado: –Grande diversidade de situações: Ecossistemas marinhos, aquáticos, terrestres, urbanos –Difícil acesso –Extremos térmicos, condições meteorológicas adversas –Possível destruição dos sensores devido a acções de seres vivos –Necessidade de geo-referenciação

10 10 Aula sobre Sensores Critérios para escolher um sensor Resolução espacial (Geo-referenciação, alcance) Resolução temporal (Duração, periodicidade, tempo de resposta) Características das medições (precisão, gama de concentrações, destrutivo, manual/automático, natureza da amostra, limite de detecção) Facilidade de utilização (Complexidade da utilização, output, tamanho, portabilidade) Capacidade de se ligarem em rede (processamento local, eficiência energética) Acessibilidade (disponibilidade, custo)

11 11 Aula sobre Sensores Tecnologias de Sensores para ambiente Ópticos - Quantificam a concentração de substâncias medindo o n í vel de radiação electromagn é tica que é absorvida, emitida ou dispersada e.g. Compostos orgânicos vol á teis Fibra-óptica - 1) Mudanças na luz que é emitida ou reflectida 2) incorporam um layer químico na ponta da fibra-optica. E.g. compostos químicos, temperatura, força,pressão. Electroquímicos - Informação em tempo real sobre a composição qu í mica de um determinado meio. E.g. oxig é nio, CO, Cloro PH

12 12 Aula sobre Sensores Tecnologias de Sensores para ambiente Biológicos - incluem um elemento de reconhecimento biol ó gico (enzima) associado a um transformador e.g. Pesticidas, CBO Colorimétricos - Um material reactivo produz cor, cuja intensidade é proporcional à quantidade da substância a medir. Pode ser medido visualmente ou atvs de espectrofotometria. E.g. hidrocarbonetos, pH Piezoeléctricos - Sensores que adsorvem o elemento quimico numa superficie provocando uma alteração de massa que pode ser medida. E.g. força, aceleração temperatura

13 13 Aula sobre Sensores Tecnologias de Sensores para ambiente Sensores de posicionamento –Outdoors (GPS) –Indoors (RFID, Infravermelhos)

14 14 Aula sobre Sensores Tecnologias de Sensores para ambiente Links: –Tecnologias de sensores para monitorização ecol ó gica

15 15 Aula sobre Sensores Evolução Tecnológica dos Sensores Evoluções tecnológicas –MEMS (micro-electro-mechanical systems) –Nano-tecnologia Dados Informação

16 16 Aula sobre Sensores Evolução Tecnológica dos Sensores Redes de sensores –Processamento e fonte de energia local –Comunicação wireless (Rádio, infra-vermelhos) –Elevada eficiência energética Áreas de Aplicação: –Exploração Espacial –Segurança (Homeland Security) –Ambiente Exemplos de projectos –Smart Dust –Sensors Web

17 17 Aula sobre Sensores Smart Sensor Web Sap Flow Sensor Array Minirhizotron Array Multiparameter Soil Probes Smart Dust tagged Insects Automated E-tongue Sensor Clustered MEMS Insects RF Telemetry Macro-organisms Micro-weather Stations E-nose Retirado de

18 18 Aula sobre Sensores Sistemas de Sensores em Monitorização Ambiental Modelo Passado Modelo Passado = Sensores + registo manual de dados Modelo Presente Modelo Presente = Sensores + data logger + modem Modelo Futuro Modelo Futuro = Redes de Sensores inteligentes (sensores+memória local +processamento local + comunicação wireless ) +- Número de sensores

19 19 Aula sobre Sensores Sistemas de Sensores em Monitorização Ambiental Redes oficiais Precisão Densidade de Sensores x x x x x x x x x x x x x x x x Redes de Sensores x x

20 20 Aula sobre Sensores Exemplos de Projectos Monitorização do Oceano Atlântico ex.php –Monitorização de variaveis meteorológicas e hidrológicas no mar – Interface dos sensores via GE –Informação em tempo real

21 21 Aula sobre Sensores Exemplos de Projectos Mapas de trovoadas ( –Cidadãos equipados com detector de trovoadas e ligação å Internet para fazer o mapa de trovoadas na Europa.

22 22 Aula sobre Sensores Exemplos de Projectos Sensores que medem emoções -Galvanic Skin Response - Mede as mudanças conductividade da pele causadas pela transpiração -GPS -Google Earth

23 23 Aula sobre Sensores Exemplos de Projectos Sensor Web for Ecological Explorations in Terrestrial Systems (SWEETS) S%20Webpage.html –Testa a utilização de uma tecnologia de smart sensors –Investiga fen ó menos ambientais a uma escala muito detalhada

24 24 Aula sobre Sensores Exemplos de Projectos Real Time Rome –http://senseable.mit.edu/REALTIMEROME/inde x.html –Dados de telem ó veis, autocarros e taxis para obter informa ç ão sobre a dinâmica urbana.

25 25 Aula sobre Sensores Sentidos das m á quinas Sensores permitem expandir o alcance do sentidos humanos fornecendo dados quantitativos Sensores que emulam o sentidos: –Baseados em imagem (m á quinas fotográficas, vídeo) –Microfones –Narizes e línguas electrónicas e-tongue e-nose

26 26 Aula sobre Sensores Sentidos das m á quinas Podem expandir as formas de interacção com as m á quinas. As m á quinas passam a ter sentidos. –Luz –Movimento –Força –Temperatura –Posição V á ri á veis –Fisicas –Quimicas –Biom é tricas

27 27 Aula sobre Sensores Sentidos das m á quinas Interfaces baseadas em voz, imagem, tacto –Participação p ú blica no Barreiro –Google Earth por voz e tacto Interfaces tangiveis –Tangitable –Senseable City (http://senseable.mit.edu/) Sandscape Iluminating Clay –Livro m á gico Outras –Cheiros ( Smell that holiday before you buy it )

28 28 Aula sobre Sensores Desenvolvimentos Futuros Desenvolvimentos tecnológicos nos sensores: –Maior eficiência energética –Sensores para variáveis biológicas –Mais adaptados às diversas condições ambientais Desenvolvimento de uma infra-estrutura de informação O futuro vai ter redes de sensores mas tem algumas questões: –Como tirar partido da quantidade de informação recolhida? –Como disponibilizar a informação recolhida para os diferentes tipos de utilizadores? –Como proteger a privacidade dos cidadãos?


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