Sensor de impactos integrado a RSSF para monitoramento das condições de transporte

Abstract

Neste trabalho, o sensor de impacto triaxial ADIS16240 foi integrado a uma rede de sensores sem fio de baixo custo que visa monitorar as condições de produtos durante o transporte. Para isso, foi desenvolvida uma solução em firmware que possibilita sua comunicação com o microcontrolador MC13224, o qual opera em baixo consumo de energia. Os diferentes modos de configuração do dispositivo, aliados à complexidade dos sinais de impacto observados em modo de depuração apontaram à necessidade de uma análise mais aprofundada dos eventos capturados. Com esse objetivo, foi implementada uma comunicação para enviar os dados de aceleração do microcontrolador a um computador, onde são salvos em formato adequado e posteriormente analisados no ambiente Jupyter Notebook. Essa ferramenta facilita a configuração do ADIS16240 para aplicações práticas futuras, visto que as características do impacto podem variar bastante de acordo com o corpo em que o sensor está fixado. Métodos para análise de impactos foram estudados e implementados no ambiente desenvolvido. Entre eles estão: a Densidade Espectral de Energia, o cálculo da energia total do impacto, o Espectro de Resposta ao Impacto (Shock Response Spectrum) e o lócus no plano de pico de aceleração versus variação de velocidade. A fim de validar a operação da rede de sensores sem fio com o novo dispositivo, foi realizado um teste de campo que contou com um monitoramento em tempo real da comunicação com o nó sensor e o rastreamento do veículo utilizado. Os dados de impacto foram analisados e o sistema se mostrou funcional. A estratégia de comunicação adotada entre os elementos da rede pode ser aprimorada em trabalhos futuros, visando uma melhor gestão de energia por parte do nó sensor.

In this work, the impact sensor and recorder ADIS16240 was integrated into a low-cost Wireless Sensor Network focused on transportation monitoring. A firmware solution was developed in order to allow the communication between the sensor and the microcontroller MC13224, which operates in low-power mode. The different configuration modes and the impact signal complexity observed on debug mode pointed at the necessity of performing a deeper analysis of the events captured. For this, a communication between the microcontroller and a computer was implemented which contains acceleration data coming from the new device. The data received by the computer is saved in an appropriate format and analysed in an environment called Jupyter Notebook. This tool makes it easier to configure the ADIS16240 for future applications, since the characteristics of the impact phenomenon can vary according to the body the sensor is attached to. Different methods for analysing impact data were studied and then implemented in this new environment, such as: Energy Spectral Density, impact total energy, Shock Response Spectrum and the locus on the plane acceleration peak versus velocity change. Field testing was performed in order to validate the integration of this new device into the Wireless Sensor Network. The communication between the network elements was monitored in real-time, and the vehicle was tracked using a mobile application. After analysing the data collected during the test, it was concluded that the system was functional. The communication strategy adopted by the network elements may be improved in future works, in order to improve the power management on the sensor node.