Monitoramento Industrial IoT: Componentes de Hardware Essenciais e Guia de Configuração

Componentes e Materiais

Componente	Descrição	Quantidade
Arduino Mega 2560	Microcontrolador principal	1
Espressif ESP8266 ESP-01	Conexão Wi-Fi e comunicação	1
Seeed Grove - Sensor Barométrico (BMP280)	Temperatura e pressão atmosférica	1
Sensor DHT11 Temperatura e Umidade (4 pinos)	Umidade e temperatura (alternativas: DHT22 ou DHT21)	1
Seeed Grove - Sensor de Gás (MQ2)	Detecção de CO, GLP e fumaça (ppm)	1
Protoboard (genérica)	Ou placa de circuito impresso	1
Jumpers (genéricos)	Conforme necessidade	1
Sensor de Movimento PIR (genérico)	Detecção de movimento	1

Ferramentas Necessárias

• Ferro de solda (genérico) - Opcional, apenas se houver necessidade de soldagem

Aplicativos e Serviços Online

• Blynk - Servidor/Aplicativo para visualização de dados

Sobre o Projeto

O projeto visa monitorar fábricas e obter informações no smartphone ou outros dispositivos usando IoT.

Contexto

O sistema monitora gases, temperatura, umidade, ruído, pressão barométrica, etc., reportando as informações no smartphone e alertando sobre condições perigosas para os trabalhadores.

Segundo estatísticas recentes da National Fire Protection Association (NFPA), ocorrem em média 37.000 incêndios anuais em propriedades industriais e de manufatura. Estes resultam em 18 mortes civis, 279 feridos e US$ 1 bilhão em danos diretos à propriedade. A detecção precoce de gases inflamáveis e condições de risco pode salvar vidas e patrimônio.

Descrição

Este projeto monitora remotamente qualquer planta industrial para temperatura, movimento, umidade, dióxido de carbono, entre outros. Utiliza Arduino Mega, ESP8266 e diversos sensores. Com IoT, os dados são enviados remotamente para e-mail/SMS sobre condições climáticas e concentração de gases. Parâmetros são definidos no código; se as leituras saírem dos limites, alertas de aviso são disparados para ação imediata na prevenção de incêndios. O sistema também pode tirar fotos ao enviar notificações (usando ArduCam). O sensor PIR monitora entradas não autorizadas fora do horário comercial. O Blynk é usado como servidor e app para visualização dos dados. Inicialmente planejava-se usar Arduino Cloud, mas não estava disponível para ESP8266. Futuramente, o projeto será expandido para monitorar a saúde dos funcionários (pressão arterial e frequência cardíaca) via dispositivo vestível no colete de segurança.

Componentes

Imagens dos componentes e montagem estão disponíveis na documentação original.

Configuração do Arduino

1. Reúna todos os componentes.
2. Carregue o sketch "Calibrate_MQ2" com o MQ2 conectado ao pino A0 do Arduino em ar fresco. O Monitor Serial mostrará o valor Ro que deve ser substituído no sketch final.
3. Baixe o aplicativo Blynk.
4. Escaneie o QR code (anexado) para duplicar o projeto no app.
5. O token de autenticação será enviado para o e-mail cadastrado.
6. Altere SSID, senha, token de autenticação e valor Ro no sketch "Industries_Monitor".
7. Carregue o sketch "Industries_Monitor" no Arduino Mega e conecte o ESP8266 e demais sensores conforme o esquema.
8. Esquemáticos e código completo estão anexos abaixo.

Lado do Servidor

• Gerenciado pelo Blynk (aplicativo/host gratuito).
• Envio e recebimento de dados via POST, PUT, GET entre smartphone e ESP8266.
• É possível configurar servidor próprio: https://github.com/blynkkk/blynk-server

Visualização dos Dados

• Instale o Blynk na loja de aplicativos (App Store/Play Store).
• Abra o projeto criado ao escanear o QR code.
• Edite e-mail e demais configurações desejadas.
• Pressione o botão play para obter feed ao vivo do dispositivo.
• Visualize temperatura, umidade, pressão atmosférica, movimento, leituras de gás.
• Gráficos com histórico disponíveis (requer widget SuperChart).
• Se leituras de gás (CO, GLP, fumaça) aumentarem, o servidor aciona exaustor ou aumenta sua velocidade e liga sirene alta para alertar a gestão. Detalhes no widget Eventor do Blynk.

Funcionamento

O Arduino Mega foi escolhido pela maior memória, embora o projeto não exija muitos pinos. O Mega conecta-se ao ESP8266 via interface serial para Wi-Fi e comunicação com servidor via protocolo MQTT.

O sistema monitora temperatura e pressão (BMP280), umidade (DHT11), gases como monóxido de carbono, GLP e fumaça (MQ2), além de movimento (PIR). A maior parte da análise de dados ocorre no servidor (Blynk), que hospeda a interface web, gerencia entrada de dados e usa widget Eventor para notificações baseadas nas informações do dispositivo.

O funcionamento do servidor é melhor compreendido examinando o código e a interface do Blynk.

Código

Industries_Monitor

Sketch final para Arduino Mega.

Calibrate_MQ2

Código para obter valor Ro do MQ2. Conecte MQ2 ao pino A0.

Esquemáticos

Esquemático do projeto em PNG. Conecte MQ2 à placa com pinos de alimentação e pino analógico (A) no A0 do Arduino Mega. Conecte pino de dados do sensor PIR ao pino 7 do Arduino Mega (configurável no Blynk).

Baixe o app Blynk e escaneie o QR code para configurar o projeto.