XIX Seminário Nacional de Distribuição de Energia Elétrica
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- Raíssa Castelhano Balsemão
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1 XIX Seminário Nacional de Distribuição de Energia Elétrica SENDI a 26 de novembro São Paulo - SP - Brasil Utilização de Sistema de Informação Geográfica em dispositivos móveis aplicados ao cadastro e fiscalização de redes de distribuição de energia elétrica George Silva Paiva Nivaldo Paulo Feodrippe de José Maria Duarte Filho Souza Celpe Grupo Neoenergia Celpe Grupo Neoenergia Celpe Grupo Neoenergia gspaiva@celpe.com.br feodripe@celpe.com.br jmduarte@celpe.com.br Palavras-chave Cadastro de redes Dispositivos móveis Distribuição de energia Fiscalização de redes Sistema de informações geográficas Resumo Este trabalho apresenta os principais aspectos tecnológicos do aplicativo SIG móvel denominado GSE Mobile Sistema de Gestão do Sistema Elétrico Móvel, implantado na Celpe - Companhia Energética de Pernambuco. São abordadas as tecnologias utilizadas, suas características, funcionalidades, os problemas técnicos resolvidos pela implantação e os resultados alcançados. Em lugar de mapas e planilhas em papel, sua operação vem permitindo à empresa acelerar seu processo de cadastro de redes, devido à aplicação de computadores de mão e ferramentas computacionais que aumentam a produtividade dos fiscais, assegurando a qualidade das informações e proporcionando agilidade e segurança na incorporação dos elementos e atributos levantados em campo à base de dados da empresa. 1. Introdução Por questões regulatórias, todo o cadastro da rede elétrica de distribuição bem como os incrementos decorrentes da expansão do sistema elétrico na área de concessão da distribuidora têm que estar devidamente contabilizados e rastreados para que sirvam de evidência nas auditorias que a ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) efetuará, que, ao fim do processo de revisão periódica, impactarão diretamente na definição do valor da tarifa.[1] Assim, as concessionárias buscam adiantar-se à ANEEL e efetuam previamente o levantamento, fiscalização e batimento de seus ativos. 1/8
2 O processo tradicional de coleta e edição de campo dos elementos que compõem a rede elétrica de distribuição é realizado através de croquis e inúmeras anotações em formulários e mapas de papel, que são de fácil acesso e manipulação, mas dificultam uma análise que combine diversos mapas e dados. Entretanto, com o surgimento de recentes tecnologias e ferramentas computacionais, tem-se hoje mais uma opção para suporte às fiscalizações: a aplicação de computadores de mão (ou handhelds) e Sistemas de Informações Geográficas (GIS - Geographical Information Systems) integrados ao Sistema de Posicionamento Global (GPS - Global Positioning System), que vêm sendo fortemente adotada por diversas empresas de serviços (como água, energia, petróleo e telefone) no Brasil e no mundo [2]. Segundo alguns autores, pode-se definir GIS com sendo um software ou uma tecnologia que, utilizando recursos de computação gráfica e processamento digital de imagens, associa informações geográficas a bancos de dados convencionais. Assim, é possível recuperar informações não apenas com base em suas características alfanuméricas, mas também através de sua localização espacial. Trata-se de um conjunto de técnicas de desenvolvimento bastante recente, cuja utilização oferece ao administrador (urbanista, planejador, engenheiro) uma visão inédita de seu ambiente de trabalho, em que todas as informações disponíveis sobre um determinado assunto estão ao seu alcance, interrelacionadas com base no que lhes é fundamentalmente comum -- a geografia. Pode-se, também, deduzir relações de proximidade, adjacência, envolvimento, sobreposição, entre outras, de forma bastante natural.[3] Conforme estudos e aplicações práticas, o uso de GIS e de modelos concebidos para representar em computador aspectos do mundo real se aproximam bastante da percepção intuitiva que se tem da realidade. Isto faz com que o usuário consiga interagir melhor com as informações que tem à sua disposição, conseqüentemente aumentando sua produtividade e a qualidade de seu trabalho.[4] Nesse sentido, o Grupo Neoenergia, controladora da Celpe (Companhia Energética de Pernambuco) modelou e construiu, sob a plataforma ArcObjects da ESRI, um sistema que possui vários módulos integrados denominado GSE (Gestão do Sistema Elétrico). Um de seus módulos é o GSE Mobile, que agrega às rotinas de fiscalização e levantamento de dados de linhas e redes de distribuição a utilização de dispositivos móveis, permitindo verificação e registro em campo das alterações da rede elétrica e posterior devolução à base de dados aliando mobilidade, praticidade e confiabilidade no processo. O desenvolvimento deste trabalho está estruturado em cinco seções. Na primeira, são apresentados os problemas detectados com a rotina de fiscalização convencional que utiliza mapas e planilhas em papel. Em seguida, são abordados os tópicos idealizadores da ferramenta GIS móvel e a arquitetura da solução implementada (GSE Mobile). Finalmente, são expostas as funcionalidades do aplicativo e em seguida os benefícios gerados pela sua implantação, juntamente com as considerações finais. 2. Problemas detectados com o levantamento convencional (mapas em papel) Os fiscais de campo e os agentes de cadastro (que interpretam e cadastram os dados das planilhas e mapas), identificaram vários pontos problemáticos no levantamento convencional. Alguns destes pontos são: Manipulação de muitos mapas e planilhas; Dificuldade na visualização e localização dos postes e equipamentos no mapa; 2/8
3 Dificuldade do fiscal para ler e escrever no mapa as coordenadas informadas pelo GPS, devido ao seu grande número de caracteres; Os mapas e planilhas, ao fim dos trabalhos de fiscalização, ficam confusos e de difícil interpretação por conter muitas informações; Constante ocorrência de rasuras e ilegibilidade nas anotações nos mapas e planilhas; Material danificado por respingo de chuva, umidade ou poeira; Risco de erro na digitação dos atributos (coordenadas GPS, códigos de postes, equipamentos, potência de transformador, etc.) ou no cadastro dos elementos de rede; Lentidão para repasse das informações levantadas para o sistema de cadastro técnico. Como conseqüência, pôde-se observar degradação no rendimento e produtividade tanto de quem faz o levantamento de campo (fiscal) quanto de quem cadastra na base de dados corporativa da empresa (agente de cadastro). Além disso, existe também a constante possibilidade de introdução de erros e inexatidão dos dados, o que pode demandar novas visitas a campo para dirimir dúvidas, elevando ainda mais o tempo de atualização da base cadastral. 3. Idealização da ferramenta GIS Móvel Considerando os pontos problemáticos abordados no item anterior, a CELPE iniciou no ano de 2004 um projeto para automatizar os trabalhos de campo, adotando equipamentos computadores portáteis integrados a equipamentos GPS. Para isso, foi idealizado um aplicativo com os seguintes requisitos: Capacidade de registrar extensão de rede e melhoramentos, envolvendo as movimentações de inclusão, alteração e exclusão de elementos do sistema elétrico; Possibilidade de coleta de dados do sistema elétrico de distribuição, tais como dados e atributos de postes (pontos geográficos), trechos de rede (MT e/ou BT), equipamentos (chaves, religadores, seccionalizadores, transformadores, bancos de capacitores e reguladores de tensão), pára-raios, estruturas e iluminação pública. Ser de simples manuseio, porém dotado com as funcionalidades das ferramentas GIS, necessárias aos trabalhos em campo; Ser compacto o suficiente para ser executado em computadores de mão (handhelds ou Pocket PC, que têm limitações de memória e processamento); Capacidade de conectar-se a um banco de dados; Comunicação e integração a dispositivos GPS; Integrado ao sistema corporativo de cadastro de redes da CELPE; Assim, foi desenvolvido o módulo GIS móvel, cuja versão atual chama-se GSE Mobile, sendo capaz de efetuar tarefas como extração (recorte de área) e cópia para o handheld da área a fiscalizar, bem como cadastrar, consistir e incorporar as informações levantadas pelo fiscal ao banco de dados da empresa. 4. Arquitetura e aspectos tecnológicos do GSE Mobile O GSE Mobile foi desenvolvido em linguagem C# com o pacote de desenvolvimento da ESRI chamado ArcGIS Mobile ADF, que provê a extração e manipulação de dados espaciais em arquivos compactados e binários, proporcionando boa performance nas operações de navegação do mapa (zoom 3/8
4 in, zoom out, pan, etc) bem como nas pesquisas espaciais e edição dos elementos ou features. Na figura 1 pode-se ver a configuração da arquitetura. Figura 1 - Arquitetura do GSE Mobile Servidor de banco de dados: Possui sistema operacional Linux com banco de dados Oracle 10g e ArcSDE 9.2, este último que é o provedor da ESRI dos dados espaciais. Servidor GIS: Com sistema operacional Windows 2003 Server, possui o ArcGIS Server 9.2 que publica na internet (web services) os serviços nele configurados, possibilitando extrair, editar e devolver os dados de levantados em campo. Na figura 2 é exibida a tela do browser acessando a página de configuração e gerenciamento do ArcGIS Server. Figura 2 Administração do servidor GIS via browser Dispositivos móveis: São os equipamentos que possuem o aplicativo GSE Mobile (vide figura 3), permitindo o deslocamento ao campo do fiscal de linhas e redes para efetuar a conferência/levantamento dos dados. Possuem GPS integrados, permitindo a coleta das coordenadas dos pontos geográficos para georeferenciamento e posterior pós-processamento via correção diferencial. 4/8
5 Figura 3 - Visualização do mapa com a rede elétrica no GSE Mobile e itens da barra de ferramentas Clientes acessando aplicativos desktop: Podem consultar e visualizar via web (figura 4) as informações gráficas e alfanuméricas publicadas pelo servidor GIS, provendo maior dinamicidade e praticidade na consulta de dados da rede elétrica. 5. Funcionalidades do GSE Mobile Figura 4 - Visualização do mapa com a rede elétrica via browser Destacam-se como principais funcionalidades: Seleção de múltiplos serviços, permitindo ao usuário levar a campo várias áreas de fiscalização de uma única vez, conforme tela do aplicativo exibida na figura 5; 5/8
6 Figura 5 Serviços selecionados para levantamento em campo Efetuar pesquisas espaciais, localizando de forma rápida elementos de rede como postes e equipamentos, através de seu respectivo código identificador (figura 6); Figura 6 Exemplo de pesquisa espacial Incluir, alterar ou excluir trechos de rede primária ou secundária (tipo de condutor, bitola de condutor, quantidade de fases, etc.); Incluir, alterar ou excluir equipamentos (transformadores, chaves, religadores de linha, chaves fusíveis, etc.) bem como todos os seus atributos; Incluir, alterar ou excluir pontos geográficos (postes, fly-tap, pontos fictícios, etc) bem como todos os seus atributos; Coletar e associar, através de GPS, coordenadas aos pontos geográficos, conforme destacado na figura 7; Figura 7 Tela de cadastro do ponto geográfico 6/8
7 Além disso, o cadastro e exclusão de todos os elementos seguem uma lógica hierárquica que garante a integridade das informações levantadas e, ao mesmo tempo, ajuda a evitar erros operacionais nos trabalhos de fiscalização, entre os quais a exclusão equivocada de determinado elemento. Como exemplo, a figura 8.1 exibe a mensagem do aplicativo ao tentar exluir um ponto geográfico e na figura 8.2 ao se tentar alterar a fase do trecho de MT (nos dois casos existem outros elementos associados que impedem tais operações). Figura 8.1 (exclusão de PG) Figura 8.2 (alteração de fase) 6. Benefícios gerados pelo GSE Mobile e considerações finais Com a utilização do GSE Mobile, pôde-se observar ganhos em todas as etapas do processo quando comparado à metodologia convencional, posto que: Não há necessidade de impressão de inúmeros mapas e planilhas; O fiscal de campo transporta no dispositivo móvel, uma fiel cópia da base dados da área a fiscalizar, não necessitando de posteriores retornos ao escritório para aquisição de informações adicionais; A localização dos elementos da rede elétrica (postes e equipamentos) se dá de forma imediata, através das ferramentas de consulta, nativas da ferramentas GIS (pesquisas espaciais); Tabelas com grande quantidade de registros (como tipos de estruturas, tipos de condutores e tipos de lâmpadas para iluminação pública) são armazenadas no banco de dados existente no handheld, sendo lidas pelo aplicativo, dando agilidade na associação e correção dos atributos dos elementos de rede pelo fiscal; A integração do GSE Mobile com o equipamento GPS torna rápida a coleta das coordenadas geográficas dos postes em campo (ao capturar a coordenada, a associação ao poste é feita de forma automática), permitindo o pós-processamento (correção diferencial); Há garantia de integridade dos dados levantados, visto que o aplicativo segue regras para cadastro e exclusão dos elementos de rede (conforme visto na figura 8.1 e 8.2), bem como dos padrões e normas vigentes para o cadastro de redes (codificação de postes e equipamentos, codificação de condutores de MT e BT, luminárias, estruturas, etc.); A devolução dos dados para a base de dados é previamente consistida e validada, garantindo integridade dos dados. 7/8
8 Por todos estes aspectos, pode-se constatar nitidamente a potencialidade e as vantagens da utilização de ferramentas GIS em dispositivos móveis integrados a equipamentos GPS em relação à metodologia convencional de fiscalização, pois provê o acesso em campo à informação georeferenciada do sistema elétrico da empresa de forma ágil e segura, garantindo um ganho real em termos de eficiência e produtividade. Consequentemente são atendidas as estratégias da concessionária para assegurar a qualidade e confiabilidade do seu cadastro de ativos de redes e dos relatórios enviados aos órgão reguladores. 7. Referências bibliográficas [1] ANEEL. Nota Técnica 262 de 19 de Outubro de Disponível em: Acesso em 12 Mar [2] ROCHA, José Antônio M. R.; GPS: uma abordagem prática. 4. ed. São Paulo: Ed. Bagaço. 235 p. [3] CÂMARA, G.; DAVIS, C.; MONTEIRO, A. M.V. Introdução à Ciência da Geoinformação. Disponível em: mtc-12.sid.inpe.br/col/sid.inpe.br/sergio/2004/ /doc/publicacao.pdf. Acesso em: 5 Mar [4] RODRIGUES, M. Introdução ao Geoprocessamento. In: Simpósio Brasileiro de Geoprocessamento - Anais, Págs 1-26, São Paulo. Out /8
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