1.3 Theoretical framework
1.3.3 Theories of low back pain
Como uma forma de validar o fluxo de dados deSensores e Telemetriaentre a
Plataforma de Inspeção e os Sistemas Corporativos, passando pela camada de
Integração, foi desenvolvido um primeiro protótipo que permite a troca de mensa- gens no padrão Publish-Subscribe. Este protótipo foi desenvolvido com o objetivo de suportar os seguintes requisitos funcionais:
1. Habilitar o envio de dados de sensores e telemetrias da Plataforma de Inspe- ção para o Sistema de Controle da Inspeção;
2. Fornecer para usuários da sala de controle uma aplicação para monitoramento remoto da Plataforma de Inspeção;
3. Fornecer ao inspetor um método automatizado para controle de um portador do tipo VANT por meio da criação de rotas de inspeção.
Para tanto, o protótipo foi desenvolvido em três partes principais, que se inte- gram e trabalham de forma conjunta, conforme é apresentado nas três subseções a seguir. Os testes e resultados deste protótipo são discutidos posteriormente, na seção “6.1 - Protótipo 1”.
5.4.1.1 Aplicativo Móvel - Missões por Waypoint
As inspeções dos rolos são atividades recorrentes, executadas seguindo rotas predefinidas e com frequências específicas. Por conta disso, com a adoção da Pla- taforma de Inspeção nessa atividade, percebe-se que a definição de rotas de modo que o portador consiga seguir os pontos estabelecidos pode acelerar o processo e reduzir o esforço de controle do inspetor, que poderá dedicar-se à atividade de inspeção em si.
Tendo como base o VANT como portador, dado o foco inicial de inspeção de TCs em grandes áreas abertas, a primeira parte do protótipo desenvolvido consiste de uma aplicação móvel em Android, que utilizou a Mobile SDK da DJI, apresen- tada na subseção “4.4.1.1 - Estrutura da DJI Mobile SDK”, para comunicar-se com VANTs da fabricante. Ela permite ao inspetor definir diversos pontos (waypoints) em um mapa que formam uma rota de inspeção, que, durante a execução, é seguida pelo VANT de forma automática. Conforme mostrado na Figura 60, a aplicação de- senvolvida possui uma interface customizada, que apresenta dados de telemetria e controle de voo do VANT, a visão da câmera FPV, um mapa da região onde o
VANT se encontra e ícones diversos que permitem ao inspetor criar a rota de ins- peção, carregá-la no VANT, iniciar e interromper uma missão. O ícone do VANT representa o seu status (verde ligado, vermelho desligado), a sua posição atual e sua orientação, ou seja, ele repete no aplicativo móvel, em tempo real, os movimen- tos realizados pelo VANT.
Figura 60 – Visão geral da aplicação Android para controle do portador. Fonte: autor Para cada um doswaypointsdefinidos, o inspetor pode configurar a altitude, ve- locidade, a direção de voo do VANT e qual a ação após chegar aowaypoint(pousar, retornar ao início, etc.). As configurações possíveis são mostradas na Figura 61 e, com base nelas, é possível adequar a missão em questão a diferentes tipos de situações encontradas em campo.
Além do controle do Portador e interface de usuário, que são duas das funções do protótipo em questão, ele também atua nas camadas de “Captura de Dados” e “Extração de Dados dos Sensores”. No primeiro caso, são capturados os dados de telemetria de voo (status dos motores, velocidade de voo, etc.) e dados de sensores internos (câmera FPV, altitude, latitude, longitude, arfagem, desvio e rolagem). Já a extração desses dados é feita por um processo em segundo plano na aplicação Android que recupera, a cada um segundo, os dados dos sensores por meio de métodos disponíveis na SDK da DJI. Uma vez recuperados e formatados, papel da
Unidade de Processamento Móvel (UPM), os dados são publicados via MQTT em tópicos disponíveis em umbroker. Isso habilita que aplicações diversas acessem e
Figura 61 – Configuração para cada um dos waypoints. Fonte: autor
usem os dados que estão sendo publicados, acompanhando as missões do VANT, conforme é discutido nas duas seções subsequentes.
5.4.1.2 Integração - Implementação MQTT
Conforme descrito na seção anterior, os dados de telemetria e sensores podem ser do interesse de diferentes aplicações envolvidas no processo de inspeção. A forma mais eficiente de publicação dos dados, conforme discutido em detalhes na subseção “4.3.5 - Comunicação no Padrão Publish-Subscribe”, é usando o pa- drão de mensagem Publish-Subscribe. Neste caso, a Plataforma de Inspeção atua como o gerador dos dados, ou seja,Publisher, enquanto os sistemas interessados inscrevem-se para recebê-los. Logo, eles atuam como Subscribers.
Como discutido na subseção “4.3.5.4 - Discussão Sobre Protocolos de Mensa- geria”, o protocolo MQTT foi escolhido neste trabalho para suportar a construção de integrações Publish-Subscribe. No caso de uso específico, foi utilizado um bro- ker online especializado no protocolo MQTT, conhecido como HiveMQ, mas qual- quer tipo debroker com suporte ao protocolo em questão poderia ser adotado sem maiores problemas, desde que exista conectividade entre os elementos envolvidos (Publisher -> Broker ->Subscribers).
Não foi necessário realizar nenhum tipo de configuração nobroker em si, visto que todos os parâmetros necessários são definidos pelas aplicações nas pontas no momento de estabelecimento da conexão. A única configuração relevante é a qualidade de serviço (QoS), que é configurado tanto na aplicação Publisherquanto nas aplicaçõesSubscribers. Vale relembrar que o MQTT suporta 3 níveis, que equili- bram velocidadeversusconfiabilidade na entrega. Assim, como a velocidade não é o requisito mais crítico, foi adotado umQoS = 2na entrega do dado, o que significa
que as mensagens sempre são entregues no máximo uma vez, correspondendo ao mais alto nível de confiabilidade.
Por fim, vale ressaltar que o padrão de mensagem Publish-Subscribeusando o protocolo MQTT é aplicável quando os dados em questão não envolvem publicação de vídeo, áudio ou imagens, ou seja, dados brutos e não tratados. Sua aplicabili- dade é factível apenas quando os dados já foram processados e tornam-se mensa- gens de tamanhos reduzidos, que é o caso de uso em questão neste protótipo. 5.4.1.3 Sistema de Controle da Inspeção
Com objetivo de prover acompanhamento de forma remota e em tempo real das atividades envolvendo a Plataforma de Inspeção, foi desenvolvido uma aplicação WEButilizando Angular. A mesma situa-se na camada deSistemas Corporativose é apenas um protótipo, logo, não foram desenvolvidas todas funcionalidades espe- radas para uma aplicação desse tipo, apenas um dos casos de uso fundamentais para suportar a validação da Arquitetura Integrada.
Isto posto, o sistema em questão tem como objetivo permitir que usuários numa sala de controle consigam acompanhar, remotamente, diferentes aspectos relativos à inspeção de rolos de TCs usando a Plataforma de Inspeção. Por exemplo, a posi- ção atual da plataforma e alguns dados de telemetria e sensores, como velocidade, status dos motores, etc. A captura e publicação destes dados é realizada pela apli- cação móvel, que atua como um Publisher. Já oSistema de Controle da Inspeção
funciona como um Subscriber, que inscreve-se nos tópicos disponíveis no broker MQTT e, assim, recebe as atualizações da Plataforma de Inspeção à medida que são disponibilizadas, praticamente em tempo real.
A Figura 62 apresenta a interface da aplicação. A parte superior tem em desta- que um mapa da área onde a plataforma está operando. Ele é atualizado à medida que novas informações de posição são enviadas pela Plataforma de Inspeção. A posição e demais dados de telemetria são apresentados em formato de lista na parte inferior esquerda da tela. Foram adotadas cores em alguns casos, como a indicação em verde representando se os motores do VANT estão armados ou em vermelho se o mesmo encontra-se no chão.
Por fim, além de apresentar dados recebidos da Plataforma de Inspeção, a ideia é que a aplicação também possa enviar comandos ou mensagens a ela. Isso é representado pela barra ao centro da tela, onde consta uma opção para impedir a decolagem e um campo para envio de mensagens de texto. Neste caso, que não foi desenvolvido no protótipo, ressalta-se a importância de usuários da Sala de Controle conseguirem interagir com o inspetor ou com a Plataforma de Inspe-
Figura 62 – Visão geral do Sistema de Controle da Inspeção. Fonte: autor
ção diretamente, seja por meio do envio de alertas, mensagens de texto e mesmo configurações atualizadas para a plataforma.
Um caso de uso possível para este último item refere-se à calibração ou confi- guração remota dos sensores da plataforma. Por exemplo, a termografia é afetada por diferentes parâmetros, dentre eles condições ambientais, como temperatura ambiente e umidade relativa do ar (RAMIREZ-NUNEZ et al., 2016), e condições operacionais, como taxa de operação do TC inspecionado. OSistema de Controle de Inspeção poderia monitorar esses fatores e, remotamente, enviar atualizações para que a Plataforma de Inspeção reconfigure automaticamente a câmera térmica. Isso também pode ser feito para outros tipos de sensores para os quais o inspetor em campo não possui todas as informações necessárias.
É evidente que a versão atual da aplicação é um protótipo ainda limitado e, dessa forma, foi modelada apenas para Plataformas de Inspeção baseadas em portado- res do tipo VANT. Entretanto, conceitualmente, a mesma é válida para qualquer arranjo da plataforma, desde que a mesma possua sensores capazes de capturar sua posição, equipamento de comunicação embarcado e conectividade para enviar e receber atualizações para um Broker.