A nossa escola está a implementar um projeto inovador de Monitorização Ambiental com IoT, onde integramos tecnologia, sustentabilidade e aprendizagem ativa. Este sistema permite recolher e analisar dados ambientais em tempo real, contribuindo para uma maior consciência ecológica e para o desenvolvimento de competências digitais dos alunos.
🎯 Objetivos do Projeto
- 📘 Promover a literacia ambiental e tecnológica entre os alunos.
- 🤖 Estimular o uso de tecnologias emergentes em contexto educativo.
- ♻️ Criar um sistema sustentável e inovador.
- 🛰️ Monitorizar o ambiente escolar de forma contínua e acessível.
- 🌱 Fomentar a consciência ecológica através da análise de dados reais.
- 📊 Desenvolver competências em ciência de dados e interpretação de gráficos.
- 🌐 Envolver a comunidade escolar numa rede de monitorização digital.
- 🚀 Motivar para carreiras nas áreas STEM (Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática).
- 🛠️ Explorar soluções para problemas ambientais reais com tecnologia.
🔧 Equipamentos Utilizados
- 📡 Gateway LoRaWAN (RAK7268V2)
É o coração da comunicação do sistema. Recolhe os dados dos sensores e envia-os para a internet através da rede LoRaWAN.
- 🌡️ Sensor Ambiental (RAK1906)
Este sensor mede Temperatura, Humidade do ar, Pressão atmosférica e Qualidade do Ar.
- 📍 Sensor GPS (RAK1910)
Permite localizar os sensores no espaço, atribuindo coordenadas geográficas.
- 🧠 Módulo Central WisBlock - RAK19003 (base) + RAK4631 (core) constituem a “placa-mãe” do sistema, responsável por ler os dados dos sensores e enviá-los para o gateway via LoRa.
💻 Software e Ferramentas
- 💻 Arduino IDE: Utilizado para programar o funcionamento dos sensores e a comunicação com o gateway.
- ⚙️ WisToolBox: Facilita a configuração inicial do módulo WisBlock.
- 🌐 Servidor LoRaWAN (Helium ou ChirpStack): Recebe os dados transmitidos via LoRa e permite encaminhá-los para visualização e armazenamento.
- 🧮 Dashboard : Plataformas visuais onde os dados são apresentados em gráficos, indicadores e tabelas em tempo real.
- 🗄️ Base de Dados (MySQL): Armazena os dados ambientais de forma organizada, permitindo consultas e exportações.
🧩 Como Montámos o Sistema
- 🔌 Conexão dos Sensores: Os sensores foram ligados à placa base WisBlock através de jumpers.
- 💾 Ligação ao Computador: A placa é alimentada via USB, permitindo também a programação.
- 🧠 Programação em Arduino: O código foi desenvolvido e carregado através do Arduino IDE.
- 📡 Transmissão de Dados: Os dados recolhidos pelos sensores são enviados via LoRaWAN para o gateway e depois armazenados no servidor da escola.
- 📱 Visualização Online - Site: Os dados ficam disponíveis numa plataforma web, acessível a partir de qualquer dispositivo a toda a comunidade.
Sensores
Gateway LoRaWAN - RAK7268v2
O RAK7268v2 é um gateway LoRaWAN industrial que permite a comunicação confiável entre sensores IoT e a rede central:
- 📡 Suporte a múltiplos canais LoRaWAN simultâneos.
- ⚙️ Processador potente para tratamento e encaminhamento dos dados.
- 🔌 Conectividade Ethernet, Wi-Fi e opcional 4G para internet.
- 🛠️ Fácil integração com plataformas IoT e APIs.
- 🏭 Design robusto para uso em ambientes industriais e externos.
Ideal para projetos de monitorização ambiental e IoT em larga escala.
Sensor de Luz UV – RAK12019
- Chipset: Lite-On LTR-390UV-01
- Interface: I2C (100 kHz ou 400 kHz)
- Tensão: 1.7 V a 3.6 V
- Consumo de Corrente: 1 µA a 110 µA
- Resolução Efetiva: 13 a 20 bits
- Gama Dinâmica: 1:18,000,000
- Temperatura Suportada: -40°C a +85°C
Sensor de Luz - RAK19003 (TSL2591)
O sensor RAK19003 mede a intensidade da luz ambiente com alta precisão:
- 💡 Medição da luz visível e infravermelha.
- 🔆 Permite monitorar a luminosidade em diferentes ambientes, desde interiores a espaços exteriores.
- 🌞 Útil para ajustar sistemas de iluminação e para monitoramento ambiental.
📊 Ajuda a entender a variação da luz e o seu impacto no ambiente e no conforto visual.
Sensor de Ambiente – RAK1906
- Sensor: Bosch BME680
- Parâmetros: Temperatura, Humidade, Pressão, Gás (COVs - Compostos Orgânicos Voláteis)
- Interface: I2C
- Faixa Temperatura: -40°C a +85°C
- Faixa Humidade: 0% a 100% RH
- Faixa Pressão: 300 a 1100 hPa
- IAQ: Índice de Qualidade do Ar com estimativa de COVs
O que são COVs?
COVs (Compostos Orgânicos Voláteis) são substâncias químicas que evaporam facilmente à temperatura ambiente.
- 🌬 Presentes em tintas, colas, produtos de limpeza, combustíveis, etc.
- ⚠️ Podem ser tóxicos ou cancerígenos (ex: benzeno, formaldeído).
- 🏠 Afetam a qualidade do ar interior e contribuem para o smog urbano.
🔎 Os sensores como o RAK1906 (BME680) ajudam a detetar COVs e calcular o índice de qualidade do ar (IAQ).
Sensor de Partículas – RAK12039
- Sensor: Sensirion SPS30
- Parâmetros: PM1.0, PM2.5, PM4.0, PM10
- Interface: UART / I2C
- Precisão: Alta estabilidade e confiabilidade
- Tempo de Vida: 8 anos em ambiente urbano
- Faixa de Medição: 0 - 1000 µg/m³
- Aplicações: Qualidade do ar interior/exterior
Monitorização de Partículas (PM)
O sensor RAK12039 mede partículas em suspensão no ar:
- 🔹 PM1.0 – partículas ultrafinas (penetram nos alvéolos pulmonares).
- 🔸 PM2.5 – associadas a doenças respiratórias e cardiovasculares.
- ⚫ PM10 – poeiras, pólen, cinzas, etc.
📉 A exposição prolongada a estas partículas pode afetar gravemente a saúde, especialmente em crianças e idosos.
Sensor de Sismos – RAK12027
- Sensor: Omron D7S
- Parâmetros: Aceleração Sísmica (PGA), Inclinação
- Interface: I2C
- Precisão: Deteção de vibração vertical e horizontal
- Funções: Deteção de queda, aviso de risco, auto-reset
- Faixa PGA: até ±2G
- Dimensões: 10.3 × 10.3 × 3 mm (sensor)
Deteção de Sismos
O sensor RAK12027 usa tecnologia Omron D7S para detetar movimentos sísmicos:
- 🌍 Mede a aceleração sísmica e calcula o valor PGA (Peak Ground Acceleration).
- 📈 Permite identificar tremores de forma rápida e automática.
- 🚨 Pode ser integrado em sistemas de alerta precoce.
✅ Importante em escolas e zonas urbanas para segurança e prevenção.