Vantagens da Tecnologia LPWA para a Coleta Remota de Dados

O que é LPWA

A tecnologia LPWA é uma categoria de comunicação sem fio projetada para transmitir dados em longas distâncias, com baixo consumo de energia e baixa taxa de transferência. Essa tecnologia foi desenvolvida especificamente para atender às necessidades da Internet das Coisas (IoT), onde a coleta eficiente de dados de sensores distribuídos em locais remotos é fundamental. A principal característica do LPWA é a combinação de alta penetração de sinal em ambientes urbanos e rurais, além do consumo mínimo de energia, permitindo que dispositivos funcionem por anos com uma única bateria.

Em uma solução de IoT, a conexão direta de “coisas” (sem utilizar um gateway) para distâncias superiores a 300 m (Wide Area) é feita em grande parte utilizando-se as redes celulares nas suas diversas tecnologias (GPRS/EDGE, 3G e 4G).

Estas redes foram projetadas para comunicação entre pessoas e apresentam um custo de conexão e consumo de bateria que limitam a viabilidade de sua utilização na conexão de “coisas” de menor valor agregado.

As redes Low Power Wide Area (LPWA) surgiram para conectar milhões de “coisas” de menor valor agregado, com redes de melhor cobertura, menor custo de conexão e menor consumo de bateria, ampliando desta forma o leque de soluções de IoT.

Tipos de redes LPWA

Existem várias tecnologias de redes LPWA disponíveis, sendo as mais proeminentes o LoRa (Long Range), o SigFox e o Nb-IoT (Narrowband Internet of Things).

• LoRa: A tecnologia LoRa utiliza modulação de espectro espalhado para transmitir dados em longas distâncias, enquanto mantém um consumo de energia extremamente baixo. Ela é altamente flexível, permitindo que os usuários ajustem o alcance e a taxa de transferência conforme necessário.
• SigFox: O SigFox opera em frequências não licenciadas, oferecendo uma solução econômica para a transmissão de pequenos pacotes de dados. Seu foco está na conectividade simples e econômica para aplicações de baixo consumo de dados.
• Nb-IoT: Parte das especificações 4G LTE, o Nb-IoT é uma tecnologia LPWA que utiliza faixas de frequência licenciadas para fornecer maior segurança e qualidade de serviço. Ela é especialmente adequada para integração com infraestruturas existentes de telecomunicações. Outras alternativas da especificação do LTE são o LTE Cat-1, LTE Cat-M e o EC – GSM.

A tabela a seguir apresenta uma comparação destas alternativas.

Características das Aplicações LPWA

As características das aplicações LPWA as tornam adequadas para uma ampla gama de casos de uso:

• Monitoramento Ambiental: O LPWA é ideal para coletar dados de sensores ambientais em áreas remotas, como florestas, oceanos e áreas de difícil acesso. Ele permite o monitoramento contínuo de fatores como temperatura, umidade, qualidade do ar e níveis de poluição.
• Agricultura Inteligente: Agricultores podem aproveitar o LPWA para monitorar condições climáticas, níveis de umidade do solo e status de culturas. Isso permite a otimização do uso de água, fertilizantes e outros recursos.
• Cidades Inteligentes: O monitoramento de infraestruturas urbanas, como iluminação pública, gestão de resíduos e estacionamentos, pode ser aprimorado por meio da tecnologia LPWA, permitindo uma operação mais eficiente e econômica.
• Gestão de Ativos: Empresas podem rastrear ativos como contêineres, veículos e equipamentos industriais em tempo real, otimizando a logística e prevenindo perdas.
• Saúde e Bem-Estar: O LPWA é aplicável no monitoramento remoto de pacientes e dispositivos médicos, transmitindo dados vitais com baixo consumo de energia.

LPWA na Indústria: Transformando a Eficiência Operacional

A tecnologia LPWA (Low Power Wide Area) está se tornando cada vez mais presente na indústria, proporcionando um meio eficiente e econômico de coletar dados em tempo real e melhorar a eficiência operacional. Seu baixo consumo de energia, longo alcance e capacidade de conectar um grande número de dispositivos a tornam uma escolha estratégica para setores que buscam otimizar processos, monitorar ativos e tomar decisões informadas. Vamos ver como o LPWA está sendo empregado na indústria, destacando suas vantagens e casos de uso relevantes.

Vantagens do LPWA na Indústria:

1. Monitoramento Remoto Eficiente: Na indústria, a monitorização de máquinas e equipamentos é crucial para garantir o funcionamento contínuo e a prevenção de falhas. O LPWA permite a coleta remota de dados em tempo real, possibilitando que engenheiros e operadores acompanhem o status operacional e identifiquem problemas potenciais antes que se tornem graves.
2. Redução de Custos Operacionais: Com a coleta de dados automatizada e remota, as empresas podem reduzir os custos associados à manutenção preditiva, uma vez que podem agendar intervenções de manutenção com base em informações reais de desempenho e condições dos equipamentos.
3. Gestão de Ativos Melhorada: A rastreabilidade de ativos, como máquinas, veículos e ferramentas, é vital em ambientes industriais. O LPWA possibilita o monitoramento em tempo real da localização e status dos ativos, otimizando a alocação e prevenindo perdas.
4. Eficiência Energética: A tecnologia LPWA opera com consumo mínimo de energia, o que é crucial para dispositivos que precisam funcionar por longos períodos sem intervenção. Isso é particularmente valioso em setores industriais que dependem de sensores distribuídos em grandes áreas.

Casos de Uso do LPWA na Indústria:

1. Manufatura Inteligente: A Indústria 4.0 se baseia na conectividade e automação. O LPWA pode ser aplicado para monitorar máquinas e linhas de produção, otimizando processos, reduzindo tempos de inatividade e melhorando a qualidade do produto.
2. Logística e Cadeia de Suprimentos: O LPWA permite o rastreamento em tempo real de cargas, contêineres e frotas de veículos. Isso ajuda na gestão eficiente da cadeia de suprimentos, no planejamento de rotas e na prevenção de roubos.
3. Energia e Utilidades: Empresas de energia podem usar o LPWA para monitorar medidores e infraestrutura. Isso possibilita a leitura remota de medidores, detecção de vazamentos em redes de gás e água, além de otimização do uso de energia em ambientes industriais.
4. Mineração, Metais e Petroquímico: Nestes segmentos industriais, onde os equipamentos podem estar espalhados por áreas extensas, o LPWA pode ser usado para monitorar o status dos equipamentos, fornecer alertas de manutenção e melhorar a segurança do local.
5. Monitoramento Ambiental: Indústrias que têm impacto no meio ambiente, como a indústria química, podem usar o LPWA para monitorar emissões, vazamentos e outras condições ambientais, garantindo conformidade regulatória.

Vantagens e Onde Utilizar o LPWA

A adoção do LPWA oferece uma série de vantagens significativas:

• Baixo Consumo de Energia: A eficiência energética do LPWA é uma das suas características mais marcantes. Isso permite que dispositivos operem por longos períodos sem a necessidade frequente de substituição de baterias.
• Longo Alcance: O LPWA é capaz de cobrir distâncias consideráveis, mesmo em ambientes urbanos densos, o que o torna adequado para aplicações em áreas amplas e de difícil acesso.
• Custo Reduzido: As redes LPWA podem ser implementadas com custos relativamente baixos, tornando-as acessíveis para uma ampla gama de indústrias e cenários de uso.
• Simplicidade na Implementação: A configuração e a implantação de dispositivos LPWA são geralmente mais simples do que outras tecnologias de comunicação, reduzindo o tempo necessário para colocar soluções em operação.
• Conectividade Massiva: A arquitetura das redes LPWA permite a conexão de um grande número de dispositivos, tornando-a ideal para a Internet das Coisas em que milhares de sensores e dispositivos precisam estar conectados.