X-005 SUPERVISÃO VIA INTERNET DE UMA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO SANITÁRIO ASSOCIANDO REATOR UASB E BIOFILTROS AERADOS SUBMERSOS Celso José Munaro (1) Graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria, RS, Brasil, em 1987. Mestrado e Doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Campinas, SP, Brasil, em 1990 e 1994, respectivamente. Desde 1992 é professor do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Espírito Santo (UFES). Suas áreas de interesse envolvem controle de processos e sistemas de automação industrial. Paulo Faria Santos Amaral Graduou-se em Engenharia Eletrônica pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), São José dos Campos, SP, Brasil, em 1976 e obteve os títulos de Mestre em Engenharia Elétrica pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) em 1979 e Doutor em Engenharia Elétrica na Escola Politécnica da USP, em 1985. É professor do Departamento de Engenharia Elétrica da UFES e suas áreas de interesse envolvem robótica e sistema microprocessados. Wagner Teixeira da Costa Graduou-se em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), Vitória, ES, Brasil, em 2001 e atualmente é aluno do Mestrado em Engenharia Elétrica da UFES. Antônio Luiz Peloso Formação: Ciência da Computação, Universidade do Texas em Austin. Trabalho: Engenheiro de software na International Software Systems Inc. (ISSI), Austin; Visix, Virginia; Equifax; Atlanta; Xerox do Brasil, Vitoria. Atualmente é aluno do Programa de Mestrado em Engenharia Elétrica na UFES. Áreas de interesse: Processo de desenvolvimento de Software, Sistemas embarcados, microcontroladores, sistemas de controle. Ricardo Franci Gonçalves Engenheiro Civil e Sanitarista UERJ (1984), Pós-graduado em Eng a de Saúde Pública -ENSP/RJ (1985), DEA - Ciências do Meio Ambiente - Univ. Paris XII, ENGREF, ENPC, Paris (1990), Doutor em Engenharia do Tratamento e Depuração de Água INSA de Toulouse, França (1993), Prof. Adjunto do DHS e do PMEA - UFES. Fabrícia Fafá de Oliveira Engenharia Civil UFES (1988), M.Sc. em Engenharia Ambiental UFES (1996), Pesquisadora do LABSAN/UFES. Maxwel de Souza Freitas Engenheiro Eletricista pela Universidade Federal do Espírito Santo - UFES. (2002). Marcello Antônio Chaves Corrêa Engenheiro Eletricista pela Universidade Federal do Espírito Santo - UFES. (2002). Endereço (1) : Av. Fernando Ferrari, s/n Campus Universitário de Goiabeiras Prédio CT II Vitória ES CEP: 29090-900 - Brasil - Tel: (27) 3335-2190 - e-mail: munaro@ele.ufes.br RESUMO Este trabalho apresenta um sistema de supervisão via Internet de uma estação de tratamento de esgoto sanitário (ETE) implantado em uma ETE experimental na UFES. Tem por finalidade prover informações de operação em tempo real bem como históricos de dados de operação a qualquer usuário conectado à Internet. Estas informações são utilizadas para fins de pesquisas relacionadas à operação da ETE em questão. As informações disponibilizadas envolvem as medidas de vazão de biogás produzido, vazão de esgoto afluente no reator anaeróbio e temperatura do mesmo. PALAVRAS-CHAVE: Supervisão Remota, Supervisão via Internet, Sistema Microprocessado, Dados online. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1
INTRODUÇÃO O rápido desenvolvimento de tecnologias de informação colocam a nossa disposição novos mecanismos que modificam completamente a forma como interagimos com o meio que nos cerca. A rápida popularização da Internet permite o acesso a informações em tempo real dos pontos mais distantes deste nosso planeta. A utilização da Internet para efetuar supervisão remota de processos industriais já faz parte dos recursos oferecidos em Sistemas de Supervisão comerciais [1]. Assim, qualquer usuário com acesso a Internet pode ter acesso a informações, sem a necessidade de um software desenvolvido especialmente para tal. Este artigo apresenta uma proposta de sistema de supervisão via Internet de uma estação de tratamento de esgoto sanitário a partir de um equipamento projetado para efetuar medições e o registro das medições na estação [2]. Medidas importantes que devem ser monitoradas e armazenadas são disponibilizadas em tempo real para qualquer usuário conectado à Internet. O sistema está sendo desenvolvido com o objetivo de fazer pesquisas em sistemas de automação e operação de ETEs em uma ETE experimental na UFES. DESCRIÇÃO DO SISTEMA A figura 1 ilustra o sistema desenvolvido. As medições são feitas pelo medidor microprocessado descrito em [2], ao qual foi adicionada uma sonda para medida da temperatura. Ainda, tal medidor comunicava-se com um computador portátil através de um cabo de comunicação serial. No sistema da figura 1 este cabo foi substituído por outro que pode ter até 1km de comprimento (o outro permitia até 15m). Para isto, o meio físico foi modificado: padrão RS232 e é substituído pelo padrão RS485. O computador portátil foi substituído por um computador pessoal conectado à rede Internet. Para que as informações da ETE pudessem ser disponibilizadas, um servidor de páginas foi instalado no computador pessoal. Um programa desenvolvido em Delphi foi implementado para fazer a interface entre os usuários conectados à rede e o sistema de medição. As opções disponibilizadas ao usuário são observar os dados que estão sendo medidos em tempo real ou importar um arquivo com o histórico de dados medidos de um período de tempo desejado. Figura 1: Esquema geral do sistema. A figura 2 mostra o microcontrolador mestre instalado no painel da ETE. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2
Figura 2: Medidor microprocessado instalado no painel da ETE. MONITORAMENTO REMOTO VIA INTERNET Um software, como mostra a figura 3, desenvolvido em linguagem Delphi [3], envolve um servidor, que adquire as informações do microcontrolador mestre, na ETE, e as armazena em um banco de dados. Este servidor também fornece informações a clientes na Internet. Estes clientes são aplicativos com função específica de mostrar dados relacionados à ETE, comportando-se como um sistema supervisório usado na automação industrial. As informações já disponibilizadas são vazão de esgoto que chega à ETE, temperatura dos reatores e vazão de biogás e estão previstas as medidas de oxigênio dissolvido, temperatura do biofiltro e ph do UASB. Figura 3: Tela principal do sistema supervisório. Eventos ocorridos na ETE também são disponibilizados no software. O levantamento do perfil de sólidos no reator anaeróbio, que está em desenvolvimento, poderá ser visualizado através deste sistema de monitoramento. Qualquer computador na Internet que instalar o aplicativo terá acesso a estes dados, na forma ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3
de gráficos ou tabelas que podem ser utilizadas em outros softwares. A comunicação entre cliente e servidor ocorre em tempo real via sockets. O servidor permite o envio de comandos ao microprocessador, para acionar equipamentos, iniciar operações e outras ações. A aplicação cliente permite fazer a seguintes operações [3]: Leituras em tempo real e mostrar os seus respectivos gráficos enquanto estiver conectado, facilitando o acompanhamento à distância do funcionamento da ETE; Buscar e salvar no computador em que se está usando a aplicação cliente, arquivos contendo os dados das medidas de dias anteriores, evitando a necessidade de conexão todos os dias; Além de dados de medidas como vazão de esgoto, vazão de biogás, temperatura do UASB, entre outras, são mostrados eventos associados à operação da ETE; Quando utilizado na estação servidora envia comandos de operação como: lavagem do biofiltro, levantamento do perfil do UASB (Levantamento do perfil do UASB, consiste em medir a concentração de lodo, Sólidos Suspensos, ao longo de toda altura de todo reator do UASB ), ligar ou desligar um equipamento na estação. TELA DE GRÁFICOS DE TENDÊNCIA Nesta tela, mostrada na figura 4, as medidas são apresentas graficamente em tempo real (atualizado pelo tempo determinado na tela principal) enquanto a aplicação cliente estiver conectada à aplicação servidora. Sempre na virada do dia às 23:59:59, o gráfico é apagado e reiniciado na próxima medida já referente ao novo dia. Na parte superior direita há uma opção de se deslocar o valor máximo da escala de medidas e na parte inferior mais à direita da tela, existe um botão de Voltar a tela principal (que aparece em todas as tela que são chamadas posteriormente às telas principais). Na parte inferior há uma relação das medidas que são mostradas no gráfico com a opção de se escolher se quer ou não mostrá-la. Esta opção apenas esconde os pontos relacionados com a medida selecionada, mas não deixa de traçar o gráfico. Figura 4: Tela de Gráficos de Tendência. TELA DE HISTÓRICOS A figura 5 ilustra a tela de históricos, onde há pequenas diferenças em relação à tela de gráficos de tendência. Existe uma caixa de calendário no canto superior direito da tela, onde se escolhe o dia, mês e ano do histórico desejado, além da escala de medidas ser automática. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4
Uma mensagem de aviso é dada, quando o cliente solicita um arquivo ao servidor e o mesmo não existe. Este procedimento é utilizado nas telas de históricos, de eventos e de perfil do UASB. Figura 5: Tela de Históricos. TELA DE LISTA DE EVENTOS Na figura 6, é mostrada a tela de lista de eventos. Está tela também possui uma caixa de calendário onde se pode escolher a data desejada. Os eventos são mostrados numa tabela contendo Data, Hora, o Código do Evento e a sua descrição se existir. Figura 6: Tela de Lista de Eventos. TELA DE PERFIL DO UASB A figura 7 mostra a tela de perfil do UASB. Nesta tela é mostrada uma representação gráfica de concentração de sólidos suspensos medidos em determinados níveis de profundidade do reator. No final de cada barra há um valor que representa a concentração de SS na profundidade máxima limitada por cada barra. O gradiente representado nas barras é meramente para efeito visual. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5
Figura 7: Tela de Perfil do UASB. ACESSO AOS DADOS NA PÁGINA INTERNET Os dados também podem ser acessados através do site http://ete.ufes.br, através do menu Medições em Tempo Real, como mostra a figura 8. Além dos dados on-line, pode-se conhecer a ETE experimental da UFES. Figura 8: Acesso aos dados no site http://ete.ufes.br. CONCLUSÕES O sistema de supervisão via Internet proposto tem como principal objetivo prover informações ao conjunto de pesquisadores do Laboratório de Saneamento da UFES. Uma vez concluída a fase de testes, qualquer usuário poderá ter acesso à ETE, bastando para isto possuir o software ou conhecer o endereço www da mesma. Qualquer ETE semelhante que disponha de um computador ligado à rede Internet à distâncias inferiores a 1Km pode ter um sistema como o descrito. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ZEILMANN,R., DA SILVA JR.,J.M.G, PEREIRA,C.E., BAZANELLA, A. Controle e Supervisão Via Internet de uma Planta Piloto Instrumentada com Equipamentos Fieldbus. II SNCA 2001. Salvador, BA, julho de 2001. 2. MUNARO,C.J., AMARAL,P.F.S, BASTOS, L.P., DA COSTA,W.T., VIVACQUA,R.P.D. Sistema de medição microprocessado para estações compactas de esgoto sanitário, XXVII CONGRESSO INTERAMERICANO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL 2001. João Pessoa, PB, 2001. 3. CORRÊA, MARCELLO A. C. Supervisão em tempo real via Internet para uma estação de tratamento de esgoto sanitário. PROJETO DE GRADUAÇÃO, DEL, UFES. Vitória, ES, 2002. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7