Cidade Inteligente na Teoria e na Prática

Transcrição

1 Cidade Inteligente na Teoria e na Prática Profº Sidnei Martini Universidade de São Paulo (USP) São Paulo, 18 de março de 2015

2 Cidade inteligente e Ficção

3 Cidade inteligente Uma Possibilidade

4 Visões sobre uma cidade inteligente Uma instalação movida a gás natural vai fornecer energia limpa e água quente para toda a cidade. As luzes das ruas serão de LED, mais eficientes. Um sistema centralizado de coleta será instalado para coletar lixo seco e molhado, eliminando a necessidade de usar veículos para isso. 75% do lixo dos materiais de construção poderão ser reciclados. Materiais reciclados serão utilizados na maior extensão possível.

5 Visões sobre uma cidade inteligente Na casa de um morador idoso, o chão terá sensores de pressão capazes de interpretar uma queda. No momento do acidente, a emergência é acionada automaticamente. Mesmo que a vítima esteja inconsciente, o socorro é chamado.

6 Visões sobre uma cidade inteligente O sistema de estacionamento será subterrâneo ou coberto para minimizar o efeito de calor urbano e deixar mais espaço aberto para pedestres. Garagens terão integração com infraestrutura necessária para carregamento de veículos elétricos para facilitar a transição para transportes de pouca emissão.

7 Ela deverá: Visões sobre uma cidade inteligente Oferecer aos moradores boa qualidade de vida, explorando o menos possível os recursos naturais disponíveis. Reduzir o gasto de energia e de água e ter a máxima autossuficiência nesses dois recursos. Gerar pouco lixo e gases poluentes que influenciam o aquecimento global, como o CO2. Ter um sistema eficiente de produção de alimentos, com mínima dependência do campo ou de outras cidades. Priorizar os deslocamentos a pé, de bicicleta e com meios de transporte menos poluentes.

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9 Um novo papel para a distribuidora de energia elétrica

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11 Metrô de São Paulo - Linha 4 Inteligência adicionada

12 Porto Alegre - Centro de comando Inteligência adicionada Luz esperta: Porto Alegre também tem centro integrado

13 Centro de Operações Rio de Janeiro Inteligência adicionada

16 31/07/ h00 - Atualizado em 31/07/ h59 Primeiro bairro sustentável do país unirá moradia, lazer e trabalho no RS Empreendimento de R$ 40 milhões pretende absorver mão de obra local. Arquiteto paranaense Jaime Lerner assina projeto na cidade da Região Sul. Inteligência congênita

17 Uma visão básica do urbanismo Morar Trabalhar Profissional Pessoal Viver Estudar Divertir Social Infraestrutura

18 Gestão da Infraestrutura Urbana

19 Infraestrutura urbana: Ativos urbanos: Meios para dar condições de vida e conforto à uma cidade. Objetos e sistemas que compõem a infraestrutura urbana. Ciclo de vida dos ativos urbanos: Planejamento Projeto Construção Operação Manutenção Destinação Gestão de ativos urbanos: SIGINURB: Normalmente segmentado pelas especialidades. Básico e executivo. Urgência na execução. Normalmente desacoplada de construções anteriores. Normalmente isolada e focada em cada ativo. Corretiva, principalmente. Antecipada, pouco frequente. Raramente considerada Gestão de processos urbanos Sistema Integrado de Gestão da Infraestrutura Urbana

20 Ciclo de vida dos ativos urbanos Planejamento Projeto Básico Projeto Executivo Operação Construção Destinação Manutenção

21 Principais Processos de Infraestrutura Urbana Água Potável Água Pluvial Esgoto Resíduos Energia Elétrica Iluminação Gás Estacionamento Trânsito Segurança Fauna Flora Telecomunicações Qualidade do Ar Meteorologia Descargas atmosféricas Suprimento, reserva Bocas de lobo e galerias Doméstico, químico, hospitalar Lixo comum, Químicos Alta tensão, Tensões de uso final Pública, Externa a edifícios Gás natural, Gás liquefeito de petróleo Público, Reservado Interno, Do entorno Pública, Patrimonial, Acesso Cães, gatos, aves Árvores, Plantas Telefone, Wi-Fi, IPTV Gases, Particulados Registro de ocorrências, Previsão Registro

22 Sistema Referencial Decisão Ação Sistema sob Controle Sistema de Informações Supervisão (Regulatória) Supervisão (Antecipativa) ( Processo ) Perturbação A supervisão e controle em tempo real

23 Referencias de Controle Sistema de informações (Big Data) Decisão Ação Supervisão (Regulatória) Sistema sob Controle ( Processo ) Supervisão (Antecipativa) Perturbação A supervisão e controle em tempo real - Big Data

24 Nuvem Referencias de Controle Sistema de informações (Big Data) Decisão Ação Supervisão (Regulatória) Sistema sob Controle ( Processo ) Supervisão (Antecipativa) Perturbação A supervisão e controle em tempo real Nuvem - Big Data

25 Corporativo Protocolos Coordenação Controle Níveis Instrumentação Processos Urbanos Modelo referencial de 4 camadas para supervisão e controle

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27 Água Potável Água Pluvial Esgoto Resíduos Energia Elétrica Iluminação Pública Gás Estacionamento Trânsito Segurança Fauna Flora Telecomunicações Qualidade do ar Meteorologia Descargas atmosféricas Outros Instrumen tação Instrumen tação Instrumen tação Instrumen tação Instrumen tação Instrumen tação Instrumen tação Instrumen tação Instrumen tação Instrumen tação Instrumen tação Instrumen tação Instrumen tação Instrumen tação Instrumen tação Instrumen tação Instrumen tação Controle Controle Controle Controle Controle Controle Controle Controle Controle Controle Controle Controle Controle Controle Controle Controle Controle Protocolos Níveis Corporativo Coordenação Inteligência Automação Processos Urbanos

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30 Uma visão sistêmica D Corporativo Coordenação Controle Instrumentação Processos Urbanos

31 Nuvem Uma visão sistêmica Referencias de Coordenação Decisão Nuvem Sistema de informações (Big Data) Corporativo Coordenação Controle Instrumentação Processos Urbanos

32 Uma visão sistêmica O impacto entre os processos - Inteligência Matriz de Impacto PARA Água Potável Água Pluvial Esgoto Resíduos Energia Elétrica DE Água Potável x Água Pluvial Esgoto x x x x x x x x Resíduos Energia Elétrica x x x x x x x x x x x Iluminação x x x Gás Estacionamento x x x x Trânsito Segurança x x x x x x x x Fauna x x x x x x x x Flora x x x x x x x x x x x x x x Telecomunicações x x x x x Qualidade do Ar x x x x x x x x x x Meteorologia x x x x x x x x x x x x x x Descargas atmosféricas x x x x x x Iluminação Gás Estacionamento Trânsito Segurança Fauna Flora Telecomunicações Qualidade do Ar Meteorologia Descargas atmosféricas

33 Matriz de Impacto PARA Água Potável Água Pluvial Esgoto Resíduos Energia Elétrica DE Água Potável x Água Pluvial Esgoto x x x x x x x x Resíduos Energia Elétrica x x x x x x x x x x x Iluminação x x x Gás Estacionamento x x x x Trânsito Segurança x x x x x x x x Fauna x x x x x x x x Flora x x x x x x x x x x x x x x Telecomunicações x x x x x Qualidade do Ar x x x x x x x x x x Meteorologia x x x x x x x x x x x x x x Descargas atmosféricas x x x x x x Iluminação Gás Estacionamento Trânsito Segurança Fauna Flora Telecomunicações Qualidade do Ar Meteorologia Descargas atmosféricas +

34 Planejamento Construção Projeto Descarte Manutenção PARA Água Potável Energia Elétrica Água Pluvial Matriz de Impacto PARA Água Potável Água Pluvial Esgoto Resíduos Iluminação Esgoto PARA Gás Resíduos Água Potável Estacionamento Energia Elétrica Água Pluvial Trânsito Iluminação Esgoto PARA Segurança Gás Resíduos Água Potável Fauna Estacionamento Energia Elétrica Água Pluvial Flora Trânsito Iluminação Esgoto PARA Telecomunicações Segurança Gás Resíduos Água Potável Qualidade do Ar Fauna Estacionamento Energia Elétrica Água Pluvial Meteorologia Flora Trânsito Iluminação Esgoto Descargas atmosféricas Telecomunicações Segurança Gás Resíduos Qualidade do Ar Fauna Estacionamento Energia Elétrica Meteorologia Flora Trânsito Iluminação Descargas atmosféricas Telecomunicações Segurança Gás Matriz de Impacto DE Operação Água Potável x Água Pluvial x x x x x x Matriz de Esgoto x x Resíduos Impacto DE x x x Energia Elétrica x x x x x x x x Água Potável x Iluminação x x x Matriz de Água Pluvial x x x Gás x x x x Esgoto x x Impacto Estacionamento x x DEResíduos x x x Trânsito x Água PotávelEnergia Elétrica Segurança x x x x x x x x x x x x Matriz de Água Pluvial Iluminação Fauna x x x x x x x x x x x x Gás Impacto Esgoto x Flora DE x x x x x x x x x x x x x Resíduos Estacionamento Telecomunicações x x x x x Água Potável x x Energia Elétrica Trânsito x Qualidade do xar x x x x x Matriz de Água Pluvial x x x x x x x Iluminação Segurança x x x x x x x Meteorologia x x x x x Esgoto x x x x x x Impacto Gás Fauna x x x x Descargas atmosféricas x x x DE x x Resíduos x Estacionamento Flora x x x x x x x x x x x x Água Potável x Energia Elétrica x Trânsito Telecomunicações x x x x x x x x x x x Água Pluvial Iluminação x Segurança Qualidade x x do Ar x x x x x x x x x x x x x x x Esgoto Gás x Fauna Meteorologia x x x DE x x x x x x x x x x x x x x Resíduos Estacionamento x x Flora Descargas atmosféricas x x x x x x x x x x x x x x x Água PotávelEnergia Elétrica Trânsito x x x x x x x x Telecomunicações x x x Água Pluvial Iluminação x x Segurança x x x Qualidade do Ar x x x x xx x x xx x x Esgoto Gás x x x x x Fauna x x x Meteorologia x xx x x x x x x Resíduos Estacionamento x x x Flora x x Descargas atmosféricas x x x xx x xx xx x x x x x x x x Energia Elétrica Trânsito Telecomunicações x x x x x x x xx x x x x x Iluminação Segurança Qualidade do Arx x x x x xx xx x x x x x x x Gás Fauna Meteorologia x x x xx xx x x x x x x xx xx x x x x x Estacionamento Flora Descargas atmosféricas x x x x x x x xx xx x x xx xx x xx Trânsito Telecomunicações x x x x x Segurança Qualidade do Ar x x x x x x x x x x x x x Fauna Meteorologia x x x x x x x x x x x x x x x x x x Flora Descargas atmosféricas x x x x x x x x x x x x x x x Telecomunicações x x x x x Qualidade do Ar x x x x x x x x x x Meteorologia x x x x x x x x x x x x x x Descargas atmosféricas x x x x x x PARA Água Potável Água Pluvial Esgoto Resíduos Estacionamento Energia Elétrica Fauna Qualidade do Ar Iluminação Trânsito Flora Meteorologia Gás Segurança Descargas atmosféricas Telecomunicações Estacionamento Fauna Qualidade do Ar Trânsito Flora Meteorologia Segurança Descargas atmosféricas Telecomunicações Fauna Qualidade do Ar Flora Meteorologia Descargas atmosféricas Telecomunicações Qualidade do Ar Meteorologia Descargas atmosféricas O impacto matricial nas fases do ciclo de vida

35 Planejamento Construção Projeto Manutenção PARA Água Potável Água Pluvial Descarte PARA Esgoto Água Potável Resíduos Energia Elétrica Água Pluvial Matriz de Impacto PARA Água Potável Água Pluvial Esgoto Resíduos Iluminação Esgoto PARA Gás Resíduos Água Potável Estacionamento Energia Elétrica Água Pluvial Trânsito Iluminação Esgoto PARA Segurança Gás Resíduos Água Potável Fauna Estacionamento Energia Elétrica Água Pluvial Flora Trânsito Iluminação Esgoto PARA Telecomunicações Segurança Gás Resíduos Água Potável Qualidade do Ar Fauna Estacionamento Energia Elétrica Água Pluvial Meteorologia Flora Trânsito Iluminação Esgoto Descargas atmosféricas Telecomunicações Segurança Gás Resíduos Qualidade do Ar Fauna Estacionamento Energia Elétrica Meteorologia Flora Trânsito Iluminação Descargas atmosféricas Telecomunicações Segurança Gás Matriz de Impacto DE Operação Água Potável x Água Pluvial x x x x x x Matriz de Esgoto x x Resíduos Impacto DE x x x Energia Elétrica x x x x x x x x Água Potável x Iluminação x x x Matriz de Água Pluvial x x x Gás x x x x Esgoto x x Impacto Estacionamento x x DEResíduos x x x Trânsito x Água PotávelEnergia Elétrica Segurança x x x x x x x x x x x x Matriz de Água Pluvial Iluminação Fauna x x x x x x x x x x x x Gás Impacto Esgoto x Flora DE x x x x x x x x x x x x x Resíduos Estacionamento Telecomunicações x x x x x Água Potável x x Energia Elétrica Trânsito x Qualidade do xar x x x x x Matriz de Água Pluvial x x x x x x x Iluminação Segurança x x x x x x x Meteorologia x x x x x Esgoto x x x x x x Impacto Gás Fauna x x x x Descargas atmosféricas x x x DE x x Resíduos x Estacionamento Flora x x x x x x x x x x x x Água Potável x Energia Elétrica x Trânsito Telecomunicações x x x x x x x x x x x Água Pluvial Iluminação x Segurança Qualidade x x do Ar x x x x x x x x x x x x x x x Esgoto Gás x Fauna Meteorologia x x x DE x x x x x x x x x x x x x x Resíduos Estacionamento x x Flora Descargas atmosféricas x x x x x x x x x x x x x x x Água PotávelEnergia Elétrica Trânsito x x x x x x x x Telecomunicações x x x Água Pluvial Iluminação x x Segurança x x x Qualidade do Ar x x x x xx x x xx x x Esgoto Gás x x x x x Fauna x x x Meteorologia x xx x x x x x x Resíduos Estacionamento x x x Flora x x Descargas atmosféricas x x x xx x xx xx x x x x x x x x Energia Elétrica Trânsito Telecomunicações x x x x x x x xx x x x x x Iluminação Segurança Qualidade do Arx x x x x xx xx x x x x x x x Gás Fauna Meteorologia x x x xx xx x x x x x x xx xx x x x x x Estacionamento Flora Descargas atmosféricas x x x x x x x xx xx x x xx xx x xx Trânsito Telecomunicações x x x x x Segurança Qualidade do Ar x x x x x x x x x x x x x Fauna Meteorologia x x x x x x x x x x x x x x x x x x Flora Descargas atmosféricas x x x x x x x x x x x x x x x Telecomunicações x x x x x Qualidade do Ar x x x x x x x x x x Meteorologia x x x x x x x x x x x x x x Descargas atmosféricas x x x x x x Estacionamento Energia Elétrica Fauna Qualidade do Ar Iluminação Trânsito Flora Meteorologia Gás Segurança Descargas atmosféricas Telecomunicações Estacionamento Fauna Qualidade do Ar Trânsito Flora Meteorologia Segurança Descargas atmosféricas Telecomunicações Fauna Qualidade do Ar Flora Meteorologia Descargas atmosféricas Telecomunicações Qualidade do Ar Meteorologia Descargas atmosféricas O impacto matricial nas fases do ciclo de vida

36 Coordenação SIGINURB Uma visão sistêmica

37 Uma visão sistêmica D Corporativo Coordenação Controle Instrumentação Processos Urbanos

38 Sistema Integrado de Gestão da Infraestrutura Urbana SIGINURB Uma aplicação real

39 SIGINURB USP - Cidade Universitária 470 hectares 60 km de ruas e avenidas 120 km de calçadas habitantes fixos usuários/dia veículos/dia 11 estacionamentos m3 água/mês MVA /mês energia elétrica postes iluminação pública luminárias inteligentes 15 t lixo /dia 200 cães (city dog) árvores Cidade Universitária Armando de Salles Oliveira - CUASO

40 SIGINURB O Plano Aplicar o SIGINURB na Cidade Universitária Armando de Salles Oliveira Aproveitar os atuais Processos, melhorando e complementando Aproveitar a instrumentação instalada, melhorando e complementando Aproveitar os Controles instalados, melhorando e complementando Criar a atividade de Coordenação do Controle dos Processos Criar os meios e procedimentos de Gestão Integrada Corporativa Completar a instalação do SIGINURB até 2017

41 SIGINURB Visão das atividades Nível Corporativo Definir e desenvolver os indicadores e interfaces para atender aos clientes da Gestão Integrada Corporativa Nível Coordenação Estabelecer as relações entre os controles dos processos, identificando suas interferências e formas de atuação coerentes Nível Controle Desenvolver e implantar as funções de controle em cada processo, convergindo num respectivo Centro de Controle Nível Instrumentação Definir e implantar a instrumentação e telecomunicação pertinente ao sistema de gestão da infraestrutura da CUASO

42 SIGINURB Integração da operação IEE IAG STI/CCE SEGURANÇA PREFEITURA - USP PURE PURA

43 SIGINURB Iluminação pública Plano Mestre de Iluminação do Campus da Capital da Universidade de São Paulo

44 DIRETRIZES ADOTADAS NOS PROJETOS Tecnologias de ponta, com padronização e identidade noturna para a USP Uso de luz branca: Ampliar sensação de segurança / percepção do entorno Priorizar segurança de pedestres (caminhos, estacionamentos, pontos de ônibus, etc.) SIGINURB Iluminação pública Minimizar interferências com arborização, integrando vegetação e iluminação, respeitando áreas que não devem ser iluminadas Adotar níveis de iluminação adequados à câmeras de segurança Valorização noturna sóbria de monumentos e obras arquitetônicas Inovação tecnológica: maior rendimento luminoso com menor consumo Monitoramento da rede a distância, para controlar operação, programar acionamentos e níveis de iluminação por local ou horário.

45 SIGINURB Iluminação pública UTILIZAÇÃO DA LUZ BRANCA: PERCEPÇÃO NOTURNA

46 SIGINURB Iluminação pública ATUAL PROJETADO

47 SIGINURB Obras concluídas Novo sistema de iluminação primeiro trecho em operação Av. Prof. Luciano Gualberto (Pça Ramos de Azevedo até estacionamento FEA)

48 SIGINURB Obras concluídas Era assim

49 SIGINURB Obras concluídas Ficou assim

50 SIGINURB Obras concluídas

51 SIGINURB Iluminação pública SISTEMA DE TELEGESTÃO Luminária com dispositivo receptor/emissor (antena) Controle Mestre Modem GPRS/3G Servidor

52 SIGINURB Iluminação pública SISTEMA DE TELEGESTÃO IoT Internet das coisas

53 SIGINURB Iluminação pública Um novo conceito: Despacho de luz, como em água e energia elétrica SISTEMA DE TELEGESTÃO

54 SIGINURB Iluminação pública SISTEMA DE TELEGESTÃO

55 SIGINURB Iluminação pública SISTEMA DE TELEGESTÃO

56 SIGINURB Características O SIGINURB é suportado pela Prefeitura do Campus USP da Capital A coordenação acadêmica do SIGINURB é realizada pelo Departamento de Engenharia de Computação e Sistemas Digitais da Escola Politécnica - PCS Há disciplinas de Pós Graduação do PCS, nas quais o SIGINURB está sendo estudado e desenvolvido como um sistema computacional de supervisão e controle distribuído Os avanços do SIGINURB estão sendo reportados ao Conselho Gestor do Campus USP da Capital e à comunidade interessada

57 SIGINURB Características A integração de controle de processos existentes, no nível da Coordenação, é uma réplica do que ocorre e ocorrerá com a grande maioria das cidades brasileiras; Os experimentos realizados não se restringem à aplicação de sistemas eletrônicos e computacionais, mas abrem caminho para o estudo comportamental dos usuários, numa réplica do que se passará em cada cidade que se automatize; Os resultados obtidos com o desenvolvimento do SIGINURB são referenciais para aplicações em grande número de cidades, bem como permite capacitar pessoas nessa nova forma de gestão de cidades;

58 Aspectos relevantes para uma distribuidora de energia elétrica face a uma cidade Inteligente do futuro

59 Uma distribuidora para uma Cidade do Futuro 2030 Segundo as regras atuais, conviver com geração de até 230kV Geração industrial Setor sucroalcooleiro e outros Rede coletora para essa geração distribuída Sistemas de proteção para atuar em novas condições Transformadores bidirecionais As subestações bidirecionais Conexão bidirecional com a transmissão O desaparecimento da carga pela auto geração

60 As redes de 13.8kV e as conexões aos consumidores serão enterradas nos centros urbanos O enterramento dos ativos da distribuição será a oportunidade de implementar o Smart Grid, com a modernização dos próprios ativos A iluminação pública, será a led com dimerização Haverá centros de despacho de iluminação As luminárias terão endereço IP Uma distribuidora para uma Cidade do Futuro 2030 Os centros de controle das distribuidoras serão conectados aos centros de coordenação das cidades

61 Uma distribuidora para uma Cidade do Futuro 2030 A alimentação de carros elétricos deverá ser distribuída por onde os carros estiverem O consumidor terá endereço móvel (Veículo) Aumentará as restrições a campos eletromagnéticos A confiabilidade elétrica será exigida em níveis maiores As faixas de passagem terão um valor estratégico para vários processos urbanos Cada aparelho ou dispositivo elétrico terá associado a si uma função de TI Haverá oportunidades de estender os serviços da concessionária além do medidor do cliente, como hoje faz a telefonia e TI

62 Uma distribuidora para uma Cidade do Futuro 2030 Novas tarifas existirão, o que tornará complexa a gestão do consumo Aparecerá a função de corretagem de energia, como no mundo de ações Aparecerá a função do gestor de utilidades (água, gás, energia elétrica, etc.) Haverá a oportunidade de oferta de geração local aos clientes Aparecerá o conceito de armazenamento local de energia nos clientes Surgirão novos produtos em energia elétrica As distribuidoras de energia elétrica criarão os meios de comunicação para medição dos consumidores até centros de controle Haverá a possibilidade de oferta de serviço que comunicação da medição de água e de gás

63 Um futuro que já é hoje

64 Um futuro que já é hoje

65 As mudanças previstas requererão mudanças regulatórias. Para que isso aconteça, será necessário desenvolver um novo conceito, o conceito de conveniência tarifária, como evolução da modicidade tarifária pois De hoje até 2030, ou seja em 15 anos, haverá um número de modificações na vida das pessoas e nas cidades, comparável ao número de modificações que tivemos nos últimos 35 anos, ou seja, desde 1980.

66 OBRIGADO Prof. Dr. José Sidnei Colombo Martini Laboratório de Sistemas Inteligentes SMARTLAB Departamento de Engenharia de Computação e Sistemas Digitais Escola Politécnica Universidade de São Paulo sidnei.martini@usp.br

67 Envie suas dúvidas, perguntas e sugestões para: aenergianacidadedofuturo@cpfl.com.br