No ano de 2014 eu dava início a um de meus SONHOS! Após concluir Eng. Elétrica em 2009, e entrar para o IF através de concurso público em 2012, cada vez mais fazia sentido para mim, fazer um curso de Mestrado! Pensava em fazer essa pós-graduação na área de educação, porém a ELETRÔNICA queria sim participar desse sonho! Uma parte de mim que buscava interagir e contribuir para essa grande CONQUISTA! E, através de uma parceria IFAL/UFBA, conheci o Mestrado em Engenharia Industrial, e, após a seleção, escolha do orientador, etc, dei START a essa jornada de conhecimento!
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Para iniciar o curso de Mestrado, eu precisava ter um pré-projeto sobre o que eu pretendia desenvolver ao longo do curso. O Mestrado em Engenharia Industrial possui diversas disciplinas de matemática avançada no início (em torno de 1 ano). Em seguida, de forma individual, cada aluno desenvolve sua pesquisa, tendo a necessidade, em alguns casos, de publicação de artigo e/ou participação de congresso nacional/ internacional. Isso depende do programa e exigência de cada Universidade. A foto ao lado mostra uma das atividades que desempenhava quando trabalhei na equipe de manutenção de Shopping Center. Na época, trabalhava como encarregado (2008-2010) e acompanhava os eletricistas de manutenção, aprendendo muito com eles.
E a inspiração para desenvolver essa pesquisa veio através dessa vivência! Desenvolver um dispositivo eletrônico capaz de realizar a previsão do consumo mensal de energia! Para isso, precisava revisar conceitos da eletrotécnica, estudar mais sobre os microcontroladores, aprender novos softwares com os professores orientadores da UFBA, para aplicar na prática tudo junto!! Na foto ao lado, temos os primeiros testes com os sensores de corrente SCT 013, com capacidade máxima para medição de 100A! No momento da compra, mesmo sabendo que as correntes nominais de cada uma das fases (R,S,T) que energizam a loja não passariam de um valor médio de 15 ou 20 Amperes, o sensor que consegui comprar foi desse modelo com capacidade máxima para 100 Amperes.
Surgiu então a necessidade de um circuito de calibração bem dimensionado, através do uso de um divisor de tensão com resistores e capacitores. A foto ao lado, demonstra os diversos testes, com substituição de componentes, até a leitura do valor de corrente ter um valor coerente com o valor mensurado pelo multímetro digital. E através do conhecimento da potência elétrica do equipamento que estava sendo usado como teste, verificou-se que ambos os dispositivos estavam medindo o valor mais próximo da realidade.
Os primeiros testes! Foram escolhidas três lojas, indicadas pelo gerente de manutenção do shopping, para que eu pudesse instalar os meus protótipos. Ao visitar as lojas e fazer as primeiras medições, foram identificadas muitas melhorias que precisavam ser implementadas! Nas primeiras visitas às lojas, um eletricista da equipe de manutenção me acompanhava, e lá conseguíamos fazer testes com multímetro e eu comparava com as medições realizadas pelo microcontrolador conectado ao notebook. A foto ao lado, mostra o início do processo, onde precisaria agora, enviar esses dados pela internet para um site
que fizesse o correto tratamento desses dados de cada loja, para fazer as previsões propostas de consumo de energia.
Notem que nessa foto já aparece um roteador ao lado do protoboard, o que mostra a próxima etapa do trabalho prático. O sucesso no envio das medições de energia da cada loja. Foi necessário o roteador para cada kit de medição, já que o arduino utilizado na época não possuía a ligação wi-fi. Precisei comprar e conectar a cada arduino, um shield ethernet, que possui uma entrada para cabo de rede do tipo RJ45, para que eu pudesse me conectar a internet de cada loja estudada. Mas vocês poderiam perguntar:
- Por que não conectar o cabo de rede diretamente ao roteador de internet da loja?
e eu respondo:
- Por que geralmente o quadro de energia fica a uma distância de pelo menos alguns metros do roteador, já que geralmente ele fica próximo ao computador e balcão de vendas/caixa. Dessa forma, jamais eu deixaria um cabo de rede solto pelo chão de uma loja de shopping, ou também não estaria disposto a furar parede, instalar eletrodutos, passar o cabo por forro de gesso, etc. A solução mais fácil, sem duvida, era a conexão por wi-fi entre o meu dispositivo e o roteador de cada loja!!
A figura abaixo mostra a tela inicial do site desenvolvido. Eu não tenho domínio na área de desenvolvimento de sites, portanto consegui através da indicação de um professor da área de Informática, conhecer um aluno que possuía essa habilidade. Olhando para esse print, sinto orgulho do estudo que foi desenvolvido na época!
O site foi inicialmente hospedado no servidor do aluno, e ao trabalharmos e evoluirmos os estudos, foi comprado o domínio para poder exibir no google de forma original (energiaconsumida.com), assim como os lojistas terem acesso a essa proposta, conhecendo as previsões de consumo de energia e previsão do valor em R$ da conta de energia.
Nesses prints pode-se perceber que o site estava recebendo os dados do arduino, como por exemplo, num dia de domingo no horário da noite, o que não era mais necessário as visitas nas lojas. Verificando o sistema, eram estudadas novas funcões e funcionalidades que o site poderia calcular e exibir a um cliente, referente ao consumo de energia.
E na proposta desse trabalho, foi sugerido a implementação de um modelo matemático utilizando de redes neurais artificiais. Foi necessário muita dedicação e estudo para entender treinar e poder implementar uma RNA no meu trabalho. O software utilizado foi o MATLAB, e com a ajuda do meu orientador, foi possível vencer essa etapa. De forma resumida, a proposta era desenvolver um modelo matemático que realizasse a previsão do consumo mensal de energia a partir do conhecimento dos valores de três correntes que alimentassem uma loja qualquer do shopping center.
Para isso, a RNA foi treinada com uma base de dados de valores médios de correntes Versus o consumo médio mensal de cada loja em diferentes meses. E também era proposto comparar os valores de saída dessa RNA com a fórmula básica do consumo mensal de energia, que envolve quantidade de horas que um equipamento ou carga total funciona no dia, considerando a quantidade de dias que as cargas elétricas funcionam, etc.
Voltando a parte prática do trabalho, a tabela ao lado mostra o custo para a montagem de um kit. Nesse trabalho, foi necessário a compra de material para a montagem de 4 kits desses, já que precisava ter um reserva para desenvolver estudos de aprimoramento em casa, além de poder substituir algum kit com problemas diversos (o que aconteceu em algumas vezes). Notem que o valor na época (ano 2016) foi em torno de R$ 300,00 para a montagem do setup, fora o custo que tive com a compra dos 3 roteadores que precisei usar em cada loja, e que na época, custava em torno de R$ 130,00 cada. Hoje, temos um modelo de arduino R4 que já possui o wi-fi integrado em sua placa assim como outras plataformas de microcontroladores, como o ESP, entre outros.
Sinto muito orgulho de ter desenvolvido esse trabalho usando de ferramentas da eletrônica e da matemática avançada. Porém, foram tantos detalhes, pressão por cumprir prazos, e quando a gente consegue concluir e apresentar a dissertação completa para a banca, vem o momento de pausa para respirar, retornar rotinas, dedicação com a família...
Sempre me perguntaram se eu não pretendia comercializar / patentear esse produto. Mas a resposta sempre foi "não"! Escolhi esse trabalho e trabalhei arduamente nele, mas esse tema não é algo que move o meu coração. Se na época, tivesse conseguido relacionar um trabalho com eletrônica e música, acredito que chegaria em outro tipo de produto, que estaria de corpo e alma, envolvidos no projeto. Mas como se tratava de um programa de mestrado de Engenharia Industrial, e tinha uma certa experiência no setor de manutenção de shoppings, foi o que apareceu e deu certo, no tempo do projeto. Mas, claro que poderia desenvolver pequenos projetos com alunos nesse tema. Só não quis fazer disso um projeto de "vida"!
Para baixar a cópia do trabalho completo, clique no link abaixo:
E na proposta desse trabalho, foi sugerido a implementação de um modelo matemático utilizando de redes neurais artificiais. Foi necessário muita dedicação e estudo para entender treinar e poder implementar uma RNA no meu trabalho. O software utilizado foi o MATLAB, e com a ajuda do meu orientador, foi possível vencer essa etapa. De forma resumida, a proposta era desenvolver um modelo matemático que realizasse a previsão do consumo mensal de energia a partir do conhecimento dos valores de três correntes que alimentassem uma loja qualquer do shopping center. 
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