Universidade Federal de Minas Gerais Departamento de Engenharia de Minas

Trabalho de Conclusão de Curso Professor orientador: Alizeibek Saleimen Nader

Hugo Alexandre Garcia Gonçalves

A INTERNET DAS COISAS NA MINERAÇÃO

Belo Horizonte

2018

Resumo

O mundo da produção mineral gira em torno do aumento da produtividade. Por trabalhar,

em especial, com commodities, o único modo de aumentar os lucros é reduzir os custos

com a produção, pois as especificações e o preço dos produtos são padronizados.

Nesse contexto, surgem as alternativas tecnológicas como uma resposta à necessidade

de se produzir mais com menos gastos. Esse trabalho de revisão busca descrever o

conceito de internet das coisas (IoT, do inglês “Internet of Things”), mostrar o histórico

de desenvolvimento da tecnologia e estabelecer uma diretriz teórica para a implantação

de um projeto de IoT num empreendimento minerário. Também serão apresentados

estudos de caso, vantagens e desvantagens de soluções baseadas nessa tecnologia.

Palavras chave: Mineração; Internet das coisas; IoT; Tecnologia; Sensores;

Tecnologia na mineração; Produtividade; Trabalho de conclusão de curso

Abstract

The mineral production world revolves around a productivity increase. As it works with

commodities, the only way to increase profits is by reducing production costs, because

the product specifications and price are standardized. In this context, technological

alternatives appear as an answer to the necessity of producing more while reducing

costs. This revision paper seeks do describe the Internet of Things (IoT) concepts, show

briefly the technology development historic and establish a theoretical guideline for the

implementation of an IoT project in a mining venture. Case studies, advantages and

disadvantages of solutions based on this technology will also be presented.

Keywords: Mining; Internet of Things; IoT; Technology; Sensors; Mining

technology; Productivity; Undergraduate Thesis

Sumário

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................ 1

2 CRITÉRIOS ADOTADOS PARA A REVISÃO ........................................................ 2

3 OBJETIVO E RELEVÂNCIA ............................................................................... 2

4 O CONCEITO .................................................................................................. 3

5 HISTÓRICO E POSIÇÃO NOS DIAS DE HOJE ..................................................... 4

6 ASPECTOS TÉCNICOS ..................................................................................... 8

6.1 Sensores.......................................................................................................................... 8

6.1.1 Sensores piezoelétricos ............................................................................................. 10

6.1.2 Sensores de pressão .................................................................................................. 10

6.1.3 Sensor de temperatura ............................................................................................. 11

6.1.4 Transdutor ultrassônico ............................................................................................ 12

6.2 Rede .............................................................................................................................. 12

6.2.1 Modelo de rede hierárquica ..................................................................................... 13

6.2.2 Aplicações do design ................................................................................................. 16

6.2.3 Mineração subterrânea ............................................................................................. 18

6.3 Servidor ........................................................................................................................ 18

6.3.1 Servidor torre ............................................................................................................ 19

6.3.2 Servidor rack ............................................................................................................. 19

6.3.3 Servidor blade ........................................................................................................... 19

6.4 Interpretação de dados e automação............................................................................ 20

6.4.1 Arduíno ..................................................................................................................... 21

7 DISCUSSÃO .................................................................................................. 22

8 EXEMPLOS DE APLICAÇÃO ........................................................................... 22

8.1 Fortescue metals group ................................................................................................. 23

8.2 Goldcorp ....................................................................................................................... 23

8.3 Rio Tinto ....................................................................................................................... 23

8.4 Dundee Precious Metals ............................................................................................... 24

9 IMPACTOS GERADOS PELA IMPLEMENTAÇÃO DA IOT ................................. 25

10 CONCLUSÃO ................................................................................................ 26

11 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS .................................................... 28

12 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................... 29

1

1 Introdução

“A melhor forma de prever o futuro, é criá-lo” Peter Drucker.

O termo internet das coisas, do inglês Internet of Things (IoT), pode ser

conceituado como uma rede de objetos físicos, veículos, prédios e outros que

possuem tecnologia embarcada, sensores e conexão com rede capaz de coletar

e transmitir dados.

Como todas as novas tecnologias, ela surgiu como uma proposta

promissora e inovadora, capaz de possibilitar a integração de diversos objetos

do cotidiano a sistemas computacionais, promovendo automação de diversas

atividades humanas e, assim, maior eficiência.

Para que a IoT possa existir são necessários alguns elementos, como: os

sensores, instalados na máquina e a rede, que “transportará” as informações

provenientes dos diversos sensores instalados no local de interesse. A partir daí,

é possível escolher o caminho que os dados obtidos farão. Eles podem ser

enviados diretamente para dispositivos móveis, como tablets ou smartphones,

acelerando as tomadas de decisões, ou podem ser enviados para um servidor,

capaz de trata-los rapidamente e reenviar novas instruções, quando necessário.

Esses elementos serão estudados em detalhe nesse trabalho.

Por ser um recente, o potencial para inovações que levem a uma redução

no custo de investimento é alto. Isso significaria uma outra vantagem da IoT: um

baixo custo de investimento e de operação, comparado aos possíveis ganhos

em produtividade, uma vez que sua aplicação depende de tecnologias bastante

acessíveis, como sensores, smartphones, tablets, computadores e acesso a

uma rede onde todas essas máquinas possam se comunicar. Dentre esses

elementos citados, o que pode apresentar maior custo e problemas é a

instalação da rede (Barbosa, 2016).

Na mineração, a aplicação da IoT promete benefícios como o aumento do

nível de automação e melhorias na eficiência da produção, e nas tomadas de

decisão, tornando a empresa mais competitiva no mercado.

Diante do exposto acima, esse trabalho tem por objetivo conceituar,

estabelecer diretrizes básicas para a implantação da IoT em empresas de

2

mineração e mostrar estudos de casos que exemplifiquem o potencial dessas

novas tecnologias.

Após, serão discutidas as principais barreiras que a IoT deverá enfrentar,

como problemas técnicos e de segurança. Por fim, serão apresentadas ideias e

propostas para resolução dos problemas mais comuns.

2 Critérios adotados para a revisão

Para essa revisão bibliográfica, foram escolhidos artigos em português e

inglês que apresentavam os principais temas e palavras chave das diversas

seções desse trabalho.

Os conceitos de rede e de toda a tecnologia da informação são bem

recentes. As tecnologias para a Internet das coisas é ainda mais. Devido a isso,

não há disponível grande quantidade de literatura formal sobre o tema.

Especificamente na mineração, a quantidade de artigos publicados disponível é

extremamente limitada. Tal limitação, apesar de dificultar a realização desse

trabalho, justifica a pesquisa e desenvolvimento nessa área, que promete

modificar bastante o papel do ser humano em trabalhos de mineração (e em

diversas outras áreas).

Devido à escassez de bibliografia formal, foram utilizados vários sites de

empresas, alguns blogs e artigos de notícias e tecnologia para descrever o

funcionamento de uma rede de IoT e exemplificar usos na mineração.

3 Objetivo e relevância

O presente trabalho tem como objetivo revisar o que é a Internet das

Coisas, algumas possíveis aplicações na mineração e os principais aspectos

técnicos para a implantação de um projeto de IoT numa mineradora.

Com a evolução da tecnologia e a necessidade de reduzir custos na

mineração, torna-se interessante estudar a possibilidade de implantação de

redes e sensores no ambiente mineiro, de forma a ganhar produtividade. Para

isso, é preciso conhecer as alternativas disponíveis e possibilidades de pesquisa

e desenvolvimento.

3

4 O conceito

A IoT, nos modelos que a entendemos hoje, é um conceito muito recente.

Ainda em 2010, Mckinsey e Company se pronuncia sobre essa tecnologia, que

começava a surgir:

“Quando objetos puderem sentir o ambiente e se comunicar,

eles se tornam ferramentas para entender a complexidade e

responder a ela rapidamente. O que é revolucionário em tudo

isso é que esses sistemas de informação física estão

começando a ser implantados e, alguns deles, funcionam quase

que sem intervenção humana” (Copyright © 2010 McKinsey &

Company, The Internet of Things, Michael Chui, Markus Lšffler,

and Roger Roberts).

A ideia de uma rede de objetos conectados e que trocam informação entre

si é muito ampla, o que dificulta a conceituação do termo Internet das Coisas.

Essa ideia não é nova: segundo a organização europeia “The Internet of Things

Council”, durante os anos 80, antes de ser possível a aplicação de soluções com

esse tipo de tecnologia, projetos semelhantes já eram tratados por diferentes

nomes, como mostra o trecho a seguir:

“A partir dos anos 80, surgiram termos diferentes: ambient

intelligence, calm computing, ubicomp, computação difundida. A

maioria impulsionada por players industriais como a Philips e a

IBM. Uma característica dominante une essas diferentes

perspectivas: uma sensação de que a conectividade com a

Internet está se tornando cada vez mais onipresente e difundida.

Em outras palavras, a ideia de que, eventualmente, tudo,

incluindo artefatos físicos mundanos, será conectado. ”

(KRANENBURG et al, 2011, p. 5).

A evolução da IoT veio acompanhada do aumento da conectividade, que

ocorreu principalmente devido aos avanços das redes sem fio, tornando

universal o acesso e a transmissão de dados (ALMEIDA, 2015).

Nas palavras de Almeida (2015), Internet das Coisas “refere-se à

integração de objetos físicos e virtuais em redes conectadas à Internet,

permitindo que “coisas” coletem, troquem e armazenem uma enorme quantidade

de dados numa nuvem”. Esses dados são posteriormente processados e

4

analisados, gerando informações e serviços em grande escala e com uma

infinidade de aplicações.

O conceito proposto pela Strategic Research Agenda da Cluster of

European Research Projects on the Internet of Things (CERP-IoT) de 2009 é

aceito, no que tange ao tipo de tecnologia utilizada, como é mostrado a seguir:

“Uma infraestrutura de rede global e dinâmica, com recursos de

autoconfiguração baseados em protocolos de comunicação

padrão e interoperáveis, onde "coisas" físicas e virtuais têm

identidades, atributos físicos e personalidades virtuais e usam

interfaces inteligentes e são perfeitamente integrados à rede de

informações. Na IoT, espera-se que as 'coisas' se tornem

participantes ativos nos processos de negócios, informações e

sociais, onde eles possam interagir e se comunicar entre si e

com o ambiente, trocando dados e informações 'sentidos' pelo

ambiente, enquanto reage de maneira autônoma a eventos do

'mundo real / físico' e influenciando-o através da execução de

processos que acionam ações e criam serviços com ou sem

intervenção humana direta. Interfaces na forma de serviços

facilitam as interações com essas "coisas inteligentes" pela

Internet, questionam e alteram seu estado e qualquer

informação associada a elas, levando em conta questões de

segurança e privacidade. ” (CERP IoT, 2011, p. 10)

Essa definição é bastante ampla e define a IoT pelo o que ela faz: conectar

objetos dotados da capacidade de agirem por conta própria, com ou sem

supervisão humana.

Assim, no que tange ao usuário, a proposta da IoT é simples e clara: a

informação estará disponível em qualquer lugar e em qualquer momento, de

maneira integrada às atividades do dia a dia (ALMEIDA, 2015).

5 Histórico e posição nos dias de hoje

Para compreender melhor o futuro, é preciso olhar para o passado.

Entender como esse conceito se desenvolveu é fundamental para compreender

como continuará a se desenvolver e suas potenciais aplicações

Como dito anteriormente, a ideia de objetos conectados e que trocam

informação entre si não é nova. Em 1832 foi criado o primeiro telégrafo

eletromagnético. No ano seguinte, Carl Friedrich Gauss e Wilhelm Weber

5

inventaram o próprio código e foram capazes de se comunicar a uma distância

de 1200m (POSTSCAPES, 2018).

Onze anos depois, em 1844, Samuel Morse marcou a história da

comunicação, enviando a primeira mensagem em código morse. “What hath God

wrought? ”.

Entretanto, somente em 1926 a ideia de um planeta conectado foi exposta

publicamente. Nikola Tesla, em uma entrevista à revista Colliers, disse: “Quando

o wireless for perfeitamente aplicado, toda a terra será convertida em um

gigantesco cérebro, o que, de fato, ela é, com todas as coisas sendo partículas

de um inteiro real e rítmico [...] os instrumentos através dos quais poderemos

fazer isso serão incrivelmente simples, comparados ao nosso telefone atual. ”

(COLLIER'S, 1926)

Em 1950, Alan Turing, em seu artigo “Computing Machinery and

Intelligence” no Oxford Mind Journal, disse: “[…] deve-se prover a máquina com

os melhores órgãos sensoriais que o dinheiro pode comprar, então ensiná-la a

entender e falar inglês”. Surgia, então, a ideia de criar máquinas capazes de

“sentirem” o mundo físico, real e de se comunicarem conosco. Nasciam os

sensores e as interfaces intuitivas ao usuário.

Surge, em 1969, a ARPANET (Advanced Research Projects Agency

Network), uma rede primitiva capaz de realizar troca de pacotes. Ela também foi

a primeira rede a implementar o protocolo TCP/IP. As duas tecnologias se

tornaram a base técnica da internet como conhecemos hoje. Com o crescimento

da ARPANET, em 1984 o sistema de nomes de domínios (DNS) foi introduzido.

Em resumo, o DNS traduz o nome de domínios (sites) para o endereço IP

necessário para localizar e identificar serviços e dispositivos que estão sob o

protocolo da rede. Ele se tornou um componente essencial para garantir a

funcionalidade da rede mundial de computadores (WWW), que seria proposta

por Tim Berners-Lee, em 1989.

Considerado o primeiro dispositivo a utilizar IoT, John Romkey criou, em

1990, uma torradeira que poderia ser ligada e desligada através da internet.

Seguindo essa mesma linha de uma IoT primordial, em 1993, Quentin Stafford-

Fraser e Paul Jardetzky criaram a “cafeteira da sala de Tróia”. Ela ficava

localizada no laboratório de computadores da universidade de Cambridge e era

monitorada através de imagens que eram atualizadas três vezes por minuto e

6

enviadas ao servidor do prédio. Mais tarde, com o desenvolvimento dos

navegadores de internet, ela foi colocada online.

Finalmente, em 1999, o termo internet das coisas foi criado por Kevin

Ashton, diretor executivo da Auto-ID Center: “Posso estar errado, mas tenho

quase certeza de que a frase “Internet das Coisas” ganhou vida como o título de

uma apresentação que eu fiz no Procter & Gamble (P&G), em 1999”.

O Cisco Internet Business Solutions Group estima que a IoT efetivamente

"nasceu" entre 2008 e 2009, como mostrado na figura abaixo.

Figura 1: Surgimento da IoT

Em 2003, havia aproximadamente 6,3 bilhões de pessoas no mundo e

500 milhões de dispositivos conectados à Internet, o que resulta em

aproximadamente 0,08 dispositivos conectados por pessoa. Em 2015, observou-

se um crescimento explosivo de smartphones e tablets, o que levou o número

de dispositivos conectados à Internet para 12,5 bilhões. Pela primeira vez na

história, o número de dispositivos conectados por pessoa foi superior a 1

(exatamente 1,84) (EVANS, 2011).

O IPV6 é lançado publicamente em 2011. Esse novo protocolo permite

até 2128 endereços diferentes. Para entender o tamanho desse número, Steven

Leibson disse: “Poderíamos designar um endereço IPV6 para cada átomo na

superfície terrestre e ainda ter endereços suficientes para mais de 100 outras

terras”.

7

Também em 2011 algumas plataformas de hardware, como o Arduíno,

começam a ganhar espaço e fazer com que a IoT se torne acessível a quaisquer

pessoas que tenham interesse pelo tópico (POSTSCAPES, 2018).

Surgiram também termos vinculados à IoT, como Big Data, Analytics e,

mais recentemente, Machine Learning, que passaram a ser alvo de atenção por

parte das empresas. Na indústria, é através desses recursos que são melhores

aproveitados os benefícios da IoT. É possível, por exemplo, transformar os

dados em informação relevante para o usuário, ou apresentar a informação de

forma eficaz e eficiente, auxiliando na tomada rápida de decisões e,

consequentemente, aumentando a produtividade. (ALMEIDA, 2015). Inclusive,

através desses instrumentos, está se tornando possível automatizar e até

mesmo melhorar os efeitos das tomadas de decisões, pois, diferentemente dos

humanos, um computador é capaz de decidir algo somente com base em dados,

sem ser afetado por emoções, o que pode ser benéfico para alguns setores.

(BECHARA et al, 2000)

A IoT, hoje, está se tornando significativa na economia. Estima-se que,

para os diversos usos doméstico e industrial, o valor esteja na ordem de bilhões

de dólares, conforme previsão do site Statista, ilustrado na figura a seguir:

Fonte: Statista

Figura 2: Impacto estimado da IoT em diversos mercados

A empresa de consultoria Gartner divulga anualmente um infográfico

chamado “Hype Cycle”. Ele mostra as tendências futuras para as tecnologias

emergentes. Em 2014, a IoT estava no topo das expectativas infladas, o que

8

significa que se esperava demais dessa tecnologia, até mais do que ela

realmente é capaz de fazer. Hoje, após 4 anos em que esse gráfico foi elaborado,

é seguro dizer que o conceito de internet das coisas começa a ser realmente

colocado em prática de forma produtiva e condizente com a realidade de suas

limitações (GARTNER, 2014).

6 Aspectos técnicos

Para um sistema que utilize IoT funcionar, são necessários três elementos

básicos, sendo eles: os sensores, que servirão para avaliar as variáveis de

importância para o objeto em estudo; a rede, que agirá conectando todos os

sensores instalados nas máquinas; o servidor, que receberá todos os dados

obtidos e deve ser capaz de interpretá-los, de forma a possibilitar a tomada de

decisão por parte de um gestor.

6.1 Sensores

A definição de sensores, segundo a Pontifícia Universidade Católica do

Rio grande do Sul, é:

“Sensores são dispositivos amplamente utilizados na automação

industrial que transformam variáveis físicas, como posição,

velocidade, temperatura, nível, pH etc., em variáveis

convenientes (unidades de engenharia). Se estas são elétricas,

a informação pode ser associada ou à tensão ou à corrente,

sendo o segundo caso mais usual, porque implica em um

receptor de baixa impedância e, portanto, maior imunidade à

captação de ruídos eletromagnéticos. Atualmente, em

ambientes mais ruidosos e com distâncias maiores é

amplamente utilizada a transmissão por fibras óticas. ”

(Sensores industriais, 2015, PUC-RS)

Ao longo dos anos, os sensores tornaram-se peça fundamental na

automação dos mais diversos negócios. Industrialmente, são amplamente

utilizados em linhas de montagem e de produção para garantir a qualidade e a

rápida obtenção de informação sobre os produtos que estão na linha.

9

Na mineração, como parte integrante da indústria, não poderia ser

diferente. Existem também diversos tipos de sensores que podem ser aplicados

nas mais variadas funções.

Há sensores para várias aplicações. Os tipos de sensores industriais mais

comuns são: Sensores de Pressão, Sensores de Temperatura, Sensores de

Nível, Sensores de Vazão e ainda os mais comuns: indutivo, capacitivo,

fotoelétrico, magnético e ultrassônico (ENGEREY, 2017).

Com essa variedade, é possível medir diversas variáveis operacionais

que afetam a qualidade da operação de lavra ou beneficiamento, como, por

exemplo, a pressão interna de pneus de caminhões ou de uma coluna de

flotação, a temperatura dos componentes dos equipamentos, o teor de metais

pesados num efluente da usina, entre várias outras possibilidades.

Eles podem ser divididos em dois principais grupos: os sensores discretos

e os sensores de medição, também chamados transdutores.

Os sensores discretos, emitem sinais binários de saída (1 ou 0, ligado ou

desligado). Eles são muito utilizados industrialmente para detectar a chegada de

objetos em um determinado local ou para realizar contagens.

Já os transdutores realizam medidas “contínuas”. O sinal de saída

representa a amplitude do sinal de entrada, ou seja, é possível medir variáveis

muito mais complexas. O sinal de saída pode ser analógico ou digital, o que

facilita o envio e leitura dos dados obtidos. Devido a isso, são utilizados em

controles dinâmicos de processos (PUC-RS, 2015)

Apesar da nomenclatura distinta, transdutores e sensores discretos são

comumente chamados somente de sensores. Dessa forma, todos os

equipamentos utilizados para medir uma variável e fornecer um sinal de saída

como resposta serão tratados aqui como sensores.

Na mineração em especial, esses equipamentos precisam de um certo

cuidado maior em sua fabricação, pois o ambiente de mina é marcado por

adversidades, como poeira, umidade, gelo e vibrações. Como exemplo, as

principais características exigidas para um sensor de vibração, destacam-se:

Robustez física: Partículas em suspensão e alto nível de vibrações;

Precauções contra corrosão: Ambiente empoeirado e corrosivo;

Boa relação sinal-ruído: Para detecção de defeitos em rolamentos.

10

A seguir, temos os principais sensores utilizados nas mais diversas

aplicações e que possuem grande possibilidade de aplicação também na

mineração

6.1.1 Sensores piezoelétricos

Sensores piezoelétricos possuem a principal função de converter energia

mecânica em energia elétrica. Da mesma forma, energia elétrica também pode

ser convertida em energia mecânica através do efeito piezoelétrico. Eles podem

ser utilizados para identificar problemas com motores, como batidas resultantes

de má combustão interna. O carregamento do motor também pode ser

determinado calculando a pressão absoluta, o que pode ser feito utilizando esse

tipo de sensor em sistemas de injeção de combustível

6.1.2 Sensores de pressão

Esse tipo de sensor transforma a pressão local em sinais elétricos.

Também são conhecidos como indicadores de pressão, manômetros e

piezômetros. Eles são utilizados para medir a pressão de gases ou líquidos.

Suas aplicações envolvem medições de altitude, profundidade, fluxo e de

vazamentos. O seu funcionamento é ilustrado na figura a seguir

Fonte: Elprocus

11

Figura 3: Sensor de pressão

O diafragma é, primeiramente, calibrado em um local com pressão

conhecida. Quando a pressão muda, ele pressiona o cristal no interior do sensor,

gerando uma deformação mecânica, que é transformada em sinal elétrico

através do efeito piezoelétrico. Esse sinal é então enviado ao output e

interpretado.

6.1.3 Sensor de temperatura

Sensores de temperatura são dispositivos elétricos usados para converter

a temperatura de alguma coisa em outra forma de energia, como a elétrica,

pressão ou mecânica.

Os transdutores de temperatura são utilizados para medir a temperatura

de diversos equipamentos, de forma que se possa monitorar e até mesmo

automatizar o controle térmico.

Um esquema simples de controle de temperatura é descrito a seguir: uma

placa Arduíno pode ser utilizada para controlar as várias funções de um esquema

de medição, incluindo a conversão de um tipo de sinal analógico para outro

digital. A temperatura medida pode ser exibida em um display. Baseado no valor

obtido para a temperatura, um pulso modulado é gerado pelo programa do

12

Arduíno e o output gerado é utilizado para controlar um cooler através do motor

conectado ao sistema. (AGARWAL, 2018)

6.1.4 Transdutor ultrassônico

Transdutores ultrassônicos são um tipo de sensores acústicos que podem

ser divididos em três categorias: transmissores, receptores e transceptores.

Os transmissores convertem sinais elétricos em ultrassom, os receptores

convertem ultrassom em sinais elétricos e os transceptores são capazes de

emitir e receber ultrassom.

Sua principal aplicação é em medir distâncias, baseado na reflexão do

som emitido e recebido. Com base nessa medição contínua de distâncias, é

possível utilizar esses sensores para obter imagens de vídeo de locais

inacessíveis ou escuros. Também é possível utilizá-los como sensor de presença

ou de movimentação.

O uso de alguns desses sensores ou de combinações entre eles é

potencialmente capaz de monitorar e até automatizar diversas operações de

mina ou de usina. Como exemplos mais óbvios, temos sistemas automáticos de

despacho, monitoração da vibração de equipamentos (para realizar manutenção

preditiva) e controle de variáveis da usina (como pressão, pH).

Entretanto, os sensores sozinhos não são capazes de realizar nada sem

terem o seu output interpretado. Para isso, é necessário um meio de transmissão

de dados para o servidor. Esse meio é chamado de rede e pode ser estruturado,

basicamente, por cabos de fibra ótica, por ondas de rádio (Wi-Fi) ou por uma

combinação dos dois

6.2 Rede

A rede atua como o meio de conexão entre os sensores e o servidor ou

usuário final. É por ela que a informação passa antes de ser interpretada. Na

mineração, a sua estruturação representa um desafio, dado que as mudanças

constantes na topografia (que é, muitas vezes, irregular) implicam em uma maior

dificuldade para que as ondas de rádio cheguem ao equipamento, o que resulta

em perdas de pacotes de dados, corrompendo a mensagem. Em alguns casos,

onde não há a necessidade da informação em tempo real, isso não é tão

prejudicial. Porém, em casos de sistemas de despacho ou de equipamentos

13

teleguiados, espaços da mina sem sinal podem representar perdas expressivas

de produtividade (Barbosa, 2016).

A solução encontrada hoje em dia por diversas minas que utilizam

sistemas de despacho é a utilização de uma torre de telecomunicação,

posicionada em um local ótimo, de forma que consiga fornecer sinal para toda a

mina, durante a operação. Esse método é caro, pois, além dos altos custos de

instalação da torre, ele exige o mapeamento da intensidade dos sinais de rádio

na topografia local. Esse alto custo pode inviabilizar um projeto de IoT num

empreendimento minerário.

Para pensar em soluções relativamente baratas, é preciso pensar em

termos de design de rede. Assim como cada rota de beneficiamento segue um

caminho diferente dependendo da caracterização do minério, o design da rede

também deve ser bem específico à mina, devido às diversas condições

geológicas e topográficas que podem existir. Entretanto, é possível pensar em

um modelo geral de rede, que pode ser adaptado às necessidades especificas.

Nesse contexto, o design de rede que mais demonstra flexibilidade é o

hierárquico.

6.2.1 Modelo de rede hierárquica

Ao criar uma rede local que atenda às necessidades de uma empresa

pequena ou média, é mais provável que haja êxito no seu plano caso seja usado

um modelo de design hierárquico. Comparada com outros designs de rede, uma

rede hierárquica é mais fácil de gerenciar e expandir, e os problemas são

resolvidos mais rapidamente.

O design de rede hierárquico envolve a divisão da rede em camadas

discretas, facilitando escalabilidade e desempenho. São divididos em três

camadas: acesso, distribuição e núcleo.

Fonte: CCNA Exploration

14

Figura 4: Modelo hierárquico de rede

Na camada de acesso é onde há a conexão com os dispositivos finais.

Ela faz uma interface com os PCs, impressoras, smartphones, tablets e qualquer

dispositivo capaz de ler os dados e interagir com o usuário final, fornecendo

acesso ao restante da rede. Nessa camada, podem estar os roteadores,

switches, bridges, hubs e pontos de acesso sem fio. Possui dois principais

propósitos: Fornecer um meio de conectar dispositivos à rede e agir como uma

primeira barreira de segurança, controlando as permissões de acesso.

A camada de distribuição é responsável por receber os dados dos

switches da camada de acesso, agrega-los e transmiti-los para a camada de

núcleo. Nela é feito o controle de fluxo de tráfego da rede (utilizando políticas,

que podem ser com base na necessidade de rede de determinada operação) e

determina domínios de broadcast (um segmento de rede no qual qualquer

dispositivo conectado à rede é capaz de se comunicar com outro sem a

necessidade de dispositivos de roteamento, ou seja, é possível enviar

determinada informação a todos os dispositivos conectados na rede,

independentemente das permissões). Essa camada também realiza funções de

roteamento entre redes locais virtuais (VLANs). As VLANs permitem segmentar

o tráfego de um switch em sub-redes separadas. Os switches dessa camada de

distribuição devem ser dispositivos de alto desempenho, com alta disponibilidade

e com redundância, para assegurar que pacotes não se perderão e a informação

sempre chegará ao núcleo.

A camada de núcleo é o “backbone” da rede. Sua principal característica

é a alta velocidade do fluxo de dados. Por ser essencial à conectividade entre os

dispositivos da camada de distribuição, é extremamente importante que o núcleo

seja altamente disponível e redundante. Ele também deve ser capaz de

encaminhar grandes quantidades de dados rapidamente. Essa camada pode se

15

conectar a recursos de Internet e à nuvem, o que pode possibilitar ainda mais

velocidade na comunicação e novas soluções para a empresa. (CISCO, 2014)

Existem muitos benefícios associados ao design hierárquico de rede.

Podemos listar:

1. Escalabilidade:

A modularidade do design permite replicar os elementos à medida em que

a rede cresce. É fácil adicionar mais switches nas camadas de distribuição e

núcleo quando a demanda crescer.

2. Redundância:

Em operações minerarias a disponibilidade da rede pode ou não ser um

fator limitante. Nos casos em que isso é um problema, é preciso garantir a

disponibilidade. Para isso, os switches de uma camada inferior são conectados

a dois ou mais switches de uma camada superior, o que aumenta drasticamente

a disponibilidade.

3. Desempenho:

O alto desempenho dos switches de núcleo e de distribuição permitem

taxas de transmissão altas, próximo ao máximo suportado em toda a rede

4. Segurança:

O fato de ser possível gerenciar quem pode se conectar à rede ainda na

camada de acesso cria uma ótima parede inicial. A opção de se utilizar políticas

de segurança mais avançadas na camada de distribuição contribui ainda mais

para uma rede segura.

5. Gerenciamento:

Cada camada do design executa funções específicas e consistentes,

facilitando a realização de possíveis alterações necessárias na rede.

Ao iniciar a seleção de equipamentos na camada de acesso, deve-se

assegurar que todos os dispositivos de rede que precisam de acesso à rede

estão acomodados. Depois de contabilizar todos os dispositivos finais, é possível

estimar melhor a quantidade de switches na camada de acesso. O número de

switches da camada de acesso e o tráfego estimado que cada um gera ajuda a

determinar quantos switches da camada de distribuição serão obrigatórios para

obter o desempenho e a redundância necessários para a rede. Depois de

determinar o número de switches da camada de distribuição, é possível

16

identificar quantos switches do núcleo são obrigatórios para manter o

desempenho da rede (PRISCILA, 2011)

6.2.2 Aplicações do design

Como já foi dito, um design de rede na mineração deve levar em conta a

variação na topografia, pois essa mudança na geometria do local altera a

propagação das ondas de rádio e pode gerar zonas sem sinal. Isso é um

problema constante quando se pensa num design em que os únicos elementos

da rede são a antena de telecomunicações, os sensores e computadores

conectados.

Existem poucos estudos relacionados a diferentes modos de transmissão

de dados num ambiente de mineração, porém, com os conhecimentos sobre o

design hierarquizado de rede que foi exposto acima, pode-se pensar em algumas

soluções plausíveis para se obter maior disponibilidade, desempenho e menor

custo.

Uma opção é a possibilidade de se adicionar repetidores de sinal em todos

os equipamentos. Um repetidor wireless típico de mina pode ser visto a seguir:

Fonte: MST

Figura 5: Repetidor de sinal

Nesse caso, os sensores de determinado equipamento são conectados

diretamente a esses dispositivos. Assim, esses repetidores tornam-se parte da

camada de acesso. Eles se comunicam sem fio com roteadores de sinal

17

localizados em pontos estratégicos da mina. Esses roteadores, por sua vez, são

conectados a switches redundantes através de cabos ethernet, compondo a

camada de distribuição. Por fim, esses switches seriam conectados aos switches

da camada núcleo, através de cabos de fibra ótica.

Figura 6: Caminhões e escavadeiras conectadas a uma rede hierarquizada

Fonte: Modificado de Web Póvoa

A figura esquematiza como seria a rede descrita. Como cada

equipamento possui um repetidor, eles também podem agir como parte da

camada de distribuição, em locais mais afastados onde o sinal do roteador não

consegue alcançar. Apesar de não permitir redundância, tornando a rede menos

disponível no trecho em que essa é a única opção, essa estratégia de utilizar os

próprios equipamentos como “repetidores móveis de sinal” pode ser capaz de

reduzir custo com switches, roteadores e cabos.

Para facilitar o gerenciamento, os equipamentos ou peças monitoradas

podem ser divididos em VLANs. Por exemplo, uma rede virtual para os

caminhões, outra para as escavadeiras, outra para os sensores dos pneus, e

assim por diante. Essa divisão em redes virtuais também permite que maior

largura de banda seja alocada para onde há maior necessidade. Por exemplo,

uma escavadeira teleguiada que envia áudio e vídeo demanda muito mais da

rede do que um sensor de vibração, portanto mais banda deve ser alocada para

a escavadeira.

18

6.2.3 Mineração subterrânea

No caso de minas subterrâneas, é muito mais intuitivo pensar em um

design semelhante para a rede. O espaço confinado inviabiliza o uso de Wi-Fi

por longas distâncias, sendo necessário utilizar cabos de fibra ótica para

conectar todos os switches. Apesar de seguir um conceito semelhante ao

exposto anteriormente, é preciso salientar alguns problemas específicos do

ambiente subterrâneo. (Solomon, 2013)

Por ser um ambiente fechado de mina, o sinal pode atingir determinados

minerais ferrosos, o que aumenta a probabilidade de alguns bits serem “flipados”

(1 se tornar 0 e vice-versa), corrompendo a mensagem. Isso faz com que seja

necessário um número maior de elementos de rede (roteadores, switches),

encarecendo o projeto.

Um segundo problema é a necessidade de se possuir equipamentos de

rede bem preparados para condições adversas. O ambiente da uma mina

subterrânea é hostil para esse tipo de dispositivo normalmente frágil. Poeira,

umidade, frio, calor, sujeira, detonações e ocasionais batidas de um

equipamento pesado fazem parte da rotina de um roteador nesses locais. Para

manter uma disponibilidade alta e facilitar a manutenção, é preciso mais do que

um design de rede bom, mas é também necessário o uso de equipamentos

robustos.

A Dundee Precious Metals foi capaz de implantar um projeto de IoT em

sua operação, reduzindo os custos com comunicação e aumentando a

produtividade. O estudo de caso será relatado mais à frente.

6.3 Servidor

Quando a rede se torna grande demais, é necessário utilizar um servidor

para realizar diversas funções, auxiliando na velocidade e segurança.

Um servidor é um sistema de computação centralizada que fornece

diferente serviços a uma rede de computadores. Existem vários tipos de

servidores com várias funções diferentes. Os computadores que acessam os

serviços de um servidor são chamados clientes. Em pequenas e médias

empresas é comum se ter um ou mais servidores que acumulem funções,

enquanto em grandes empresas tem-se um servidor para cada serviço.

19

No caso de uma rede num empreendimento minerário, o principal tipo de

servidor utilizado é para armazenamento de dados. Como o volume de

informação a ser processada é muito grande, tem-se a necessidade de utilizar

um hardware dedicado para armazenar e processar esses dados.

Em termos de hardware, também existem diversos modelos de

servidores. Os principais tipos são o servidor torre, o servidor rack e o servidor

blade.

6.3.1 Servidor torre

É o modelo mais básico e provavelmente mais conhecido. Esse servidor

leva esse nome porque possui um formato parecido com o gabinete clássico de

um desktop. Apesar de ser maior e, dependendo do modelo, mais limitado, tem

como principais vantagens a sua baixa produção de ruído e sua flexibilidade -

não apenas tecnológica e de manutenção, como também física, pois pode ser

alojado com facilidade mesmo em locais compactos.

6.3.2 Servidor rack

Esse servidor conta com design horizontal. Geralmente, possui maior

poder de processamento e armazenamento. Ele também traz mais eficiência no

aproveitamento do espaço físico - justamente por causa do seu formato - e

possibilita o empilhamento de múltiplos dispositivos. A desvantagem do servidor

rack resuta da manutenção e do gerenciamento, que costumam dar mais

trabalho e gerar mais custos.

6.3.3 Servidor blade

É o modelo mais avançado dos três, possui grande velocidade de

transmissão de dados, muita capacidade de armazenamento e ainda possibilita

o acesso e a execução de aplicações pesadas - como serviços de e-mails

corporativos, por exemplo. Além disso, seu formato de módulo permite que a

empresa organize um data center (local onde fica armazenada a estrutura de

servidores) com facilidade e otimização do espaço físico. (MARTINI, 2016)

Dentre os vários modelos possíveis, é necessário escolher o que mais se

adequa às necessidades presentes e futuras. O primeiro passo é, antes mesmo

20

de pesquisar por modelos e marcas, definir qual é essa real necessidade do

empreendimento.

Se a empresa ainda não conta com muita demanda de armazenamento

de dados e precisa, prioritariamente, de uma ferramenta para guardar arquivos

leves (como documentos de texto, planilhas e imagens, por exemplo), um

servidor mais comum, modelo torre, provavelmente é o ideal. Dessa forma, será

feito um investimento menor, mas que suprirá as necessidades atuais. Porém, à

medida que a rede cresce e mais dados começam a circular, será necessário

adquirir um novo modelo.

Na mineração, é recomendado uma infraestrutura completa e ágil, que

permita muitas conexões, alta velocidade de transmissão de dados, espaço de

armazenamento para guardar arquivos pesados (e em grande quantidade) e

também acessar aplicações diretamente do servidor. Para garantir tais

qualidades, o recomendado é um modelo mais poderoso. Embora esse tipo de

equipamento possua um preço geralmente mais elevado, a relação custo-

benefício é favorável, já que as atividades da empresa serão realizadas de forma

mais ágil e eficiente.

Além disso, é preciso ter atenção não apenas com a capacidade de

armazenagem e transmissão de dados, mas também com o número de portas

que o equipamento possui. Quanto mais portas, maior o número possível de

conexões com outros dispositivos. (MARTINI, 2016)

6.4 Interpretação de dados e automação

Com os sistemas de transporte e armazenamento de dados estruturados,

resta interpretar a informação obtida e automatizar o que pode ser automatizado.

Assim, os dados podem seguir dois caminhos distintos. O primeiro é para um

usuário final, provavelmente o gerente de determinada área, que analisará

através de softwares o que foi obtido. O segundo é para algum dispositivo que

interpretará os dados automaticamente e enviará um sinal de resposta, baseado

em lógica de programação. Os dois caminhos necessitam de interferência

humana, seja para o efetivo funcionamento ou para a manutenção.

Na automação de determinadas tarefas, como regular a temperatura de

algum lugar ou dosar de forma diferente um determinado reagente, pode-se

utilizar soluções baseadas no Arduíno.

21

6.4.1 Arduíno

A histório do Arduíno, sintetizada de forma rápida, pode ser lida a seguir:

“O Arduíno foi criado em 2005 por um grupo de 5 pesquisadores:

Massimo Banzi, David Cuartielles, Tom Igoe, Gianluca Martino e

David Mellis. O objetivo era elaborar um dispositivo que fosse ao

mesmo tempo barato, funcional e fácil de programar, sendo

dessa forma acessível a estudantes e projetistas amadores.

Além disso, foi adotado o conceito de hardware livre, o que

significa que qualquer um pode montar, modificar, melhorar e

personalizar o Arduíno, partindo do mesmo hardware básico. ”

(Thomsem, 2014)

Ele é uma placa composta por um microcontrolador Atmel, circuitos de

entrada/saída, e pode ser facilmente conectado a um computador e programado

via IDE (Integrated Development Environment, ou Ambiente de Desenvolvimento

Integrado) utilizando uma linguagem baseada em C/C++, sem a necessidade de

equipamentos extras além de um cabo USB. Essa facilidade para prototipar

projetos de automação reduz custos e pode viabilizar diversas aplicações de IoT.

O Arduíno possui uma enorme quantidade de sensores que podem ser

conectados a ele. Todos os tipos listados anteriormente podem ser encontrados

a um preço baixo para serem utilizados em testes. O problema, entretanto, é que

esses sensores são pouco robustos, o que inviabiliza seu uso na mineração.

Para utilizar uma placa Arduíno em um ambiente como esse, é preciso

utilizar sensores que possam ser submetidos a condições mais extremas. O

problema é que esses sensores normalmente não são compatíveis com a placa

e necessitam de adaptação.

Para resolver esses problemas, a forma mais simples é adicionar um dos

chamados Shields. Eles são placas de circuito modulares que podem ser

conectadas ao Arduíno e expandir suas capacidades. Existem Shields com

diversas finalidades, porém os mais importantes são os Ethernet ou WiFi Shields.

Eles permitem conectar o Arduíno à rede e à internet, possibilitando uma maior

flexibilidade de usos e sendo responsáveis por integrar a placa a uma solução

em IoT.

22

Utilizando um Shield de rede, o Arduíno recebe os dados através da rede

ou do servidor, executa a lógica que foi programada e envia o sinal de saída de

volta para a rede, podendo automatizar qualquer variável que se deseje. Esse

tipo de automação é ótimo quando se precisa manter constante determinadas

variáveis, como hold-up do ar numa coluna de flotação, por exemplo. Um sensor

de pressão pode ser colocado no interior da coluna e o Arduíno programado para

regular a vazão de ar de acordo com a variação de pressão, de forma a manter

um hold-up constante. Inúmeras possibilidades de uso podem ser pensadas,

dependendo das necessidades.

7 Discussão

De posse desses conhecimentos básicos sobre os aspectos técnicos de

um projeto de IoT, é possível pensar em diversas soluções para a mineração.

Hoje em dia, um dos principais motivos dessa forma de comunicação ser pouco

utilizada no setor mineral, é o alto custo associado à instalação do projeto. Com

designs de rede inteligentes é possível reduzir o CAPEX das redes, o que

justificaria a instalação da mesma em diversos tipos de empreendimentos. Com

a facilidade proporcionada pela IoT, é possível alcançar maior controle e

produtividade operacional.

Combinações de diversos sensores conectados em rede podem fornecer

uma quantidade gigantesca de dados, capazes de influenciarem insights

diferentes sobre o empreendimento a ser analisado. Com o volume de dados

obtidos, é possível utilizar Analytics ou big data analytics para uma tomada de

decisões muito mais eficiente, podendo, até mesmo, ser automática.

Com o desenvolvimento das tecnologias relacionadas ao Machine

Learning, num futuro próximo poderemos ter uma mineradora totalmente

automatizada, que se adapta ao minério e reage com as mudanças geológicas

e estruturais identificadas. Para isso, serão necessárias redes muito mais

robustas e bem planejadas, com altíssima disponibilidade (superior a 99%) além

de servidores mais poderosos e seguros.

8 Exemplos de aplicação

Alguns empreendimentos minerários tiveram sucesso com a implantação

de soluções com IoT. Todos eles demonstraram um ganho significativo em

23

produtividade e uma redução nos custos com comunicação. Dentre os citados a

seguir, a “Mine of the Future”, da Rio Tinto, merece destaque, por sua proposta

promissora de uma mina completamente automatizada.

8.1 Fortescue metals group

A FMG transformou a forma como seus caminhões eram carregados,

utilizando dados em tempo real para dar aos gerentes uma visão de quanto

minério cada caminhão estava transportando e se o caminhão estava cheio. Pela

primeira vez, essa visão permitiu que os operadores fossem avisados, via rádio,

quando seus caminhões não estivessem cheios e fossem instruídos a maximizar

a capacidade. Devido a isso, alguns caminhões puderam ajudar outras minas

sem custo adicional. O resultado foi uma maior capacidade dos caminhões e um

maior rendimento na produção de minério, dois fatores que significaram um

grande aumento nos lucros.

8.2 Goldcorp

A Goldcorp chamou atenção com sua “mina conectada”, onde todos os

capacetes dos operários foram equipados com dispositivos de rastreamento

para monitorar suas localizações em tempo real. O benefício mais óbvio é a

segurança, pois se tornou possível conhecer a localização de todos os operários

e garantir que eles não estivessem entrando em locais proibidos da mina.

Além disso, a Goldcorp estendeu a estratégia de IOT em tempo real para

outras áreas. Para manter um suprimento de ar fresco na mina, a companhia

desenvolveu um sistema chamado “Ventilation-On-Demand”, que melhorou o

fluxo de ar, o uso e a produção de energia, além de reduzir os custos

operacionais, pois o fluxo de ar pode ser direcionado somente onde e quando

for necessário.

8.3 Rio Tinto

Uma das maiores corporações mundiais de mineração, Rio Tinto, está no

processo de automatizar muitos de seus veículos e máquinas na região de

Pilbara, no oeste australiano.

24

Eles a chamam de “Mine of the Future”, com 69 caminhões autônomos,

controlados por um sistema automático de carregamento, feito para carregar o

minério da mina até as usinas de processamento de forma mais eficiente e

segura do que utilizando motoristas humanos. A companhia pretende expandir

a automação até os trens e as escavadeiras.

O centro de operação da companhia, em Perth, controla todas as

máquinas autônomas em todos os locais de mineração em Pilbara, o que fornece

à companhia uma visão completa da operação, com painéis de controle. Além

disso, há também a possibilidade de colaboração entre os diversos times de

mineração, em tempo real. Isso ajuda os gerentes a otimizar a logística e a

manutenção de todas as minas, através de uma localização central.

8.4 Dundee Precious Metals

Dundee foi uma das primeiras companhias a levar redes wireless a minas

subterrâneas, começando em 2010, na sua mina de cobre e ouro em Chelopech,

Bulgária. O objetivo principal era manter o controle da localização dos

equipamentos e das pessoas, e de permitir uma comunicação em tempo real

com a superfície.

O pilar do sistema são 55 milhas de cabos de fibra ótica, equipados com

pontos de acesso Wi-Fi. Apesar do projeto ter começado com roteadores

comuns, difíceis condições ambientais nos túneis forçaram diversas

customizações. A presença de quartzo nas paredes dispersava as ondas de

rádio do Wi-Fi, então foi preciso adicionar extensores de sinal e antenas

parabólicas para focar os sinais. Além disso, foi necessário reforçar os

roteadores para suportarem ameaças físicas, como água, pedras caindo e uma

batida ocasional de um veículo ou máquina pesada.

Finalizada a implantação do projeto, a comunicação se tornou confiável e

instantânea, mesmo no fundo da mina, a aproximadamente 2000 pés de

profundidade. Os operadores podem levar laptops e smartphones na mina para

se manterem conectados ao pessoal e aos softwares na superfície. Além disso,

os gerentes podem saber onde está cada pessoa e cada equipamento na mina,

o que ajuda a prevenir acidentes e paradas inesperadas, além de coordenar as

operações em tempo real.

25

Segundo o diretor de TI da Dundee, “Você pode estar em Toronto e

acompanhar toda a operação pelo monitor, em tempo real”.

O custo de pesquisa e desenvolvimento de criar uma solução na mina

está estimado entre $250.000 e $300.000, porém o resultado foi uma redução

de 20% nos custos de comunicação, um aumento de produtividade e uma

diminuição no tempo perdido devido a incidentes inesperados (Solomon, 2013)

9 Impactos gerados pela implementação da IoT

Este trabalho elucida as vantagens da implementação da IoT (mais

segurança, otimização, comunicação, diminuição de desperdícios e controle e

automação são exemplos disso). Porém, como todo novo projeto, os impactos

negativos precisam ser considerados e muito bem estudados para que essa

tecnologia não seja subutilizada.

A começar pela compatibilidade: atualmente não há um padrão

internacional para os equipamentos de marcação e monitoramento.

Provavelmente essa é a desvantagem mais fácil de superar, pois basta que as

empresas fabricantes desses equipamentos concordem com um padrão (como

Bluetooth, USB, etc), o que deve acontecer caso a tecnologia comece a ser

utilizada em maiores escalas. Porém, mesmo que se chegue a um padrão

comum, problemas técnicos persistirão. Hoje, existem dispositivos habilitados

para Bluetooth e ainda assim há problemas de compatibilidade nessa tecnologia.

Isso pode resultar em pessoas comprando aparelhos de um determinado

fabricante, gerando dependência a um fornecedor específico.

A IoT consiste em várias tecnologias cujas arquiteturas são diferentes

umas das outras, isso a torna um sistema complexo. Como em todos sistemas

complexos, há mais oportunidades de falha. Com a Internet das Coisas, os

fracassos poderiam ser muito comuns caso o projeto não seja bem estudado e

dimensionado antes da sua implantação. Essa complexidade inerente às

premissas da IoT pode tornar caros alguns projetos. Ela é uma rede na qual

qualquer falha ou erro no software ou hardware terá sérias consequências. Até

mesmo a falta de energia pode causar inconvenientes.

Além disso, uma falha na rede IoT pode levar a mais tempo para

restauração do serviço, exigindo trabalhadores qualificados, com conhecimento

em várias tecnologias. Logo, o setor de tecnologia da informação de uma

26

empresa que adota a ideia deve pagar caro para contratar e manter esses

funcionários capacitados. Como há vários dispositivos de fornecedor envolvidos

na rede IoT, ele exige que os testes de interoperabilidade sejam realizados antes

de iniciar o uso do sistema. Isso também acarretará custos aos fabricantes de

dispositivos IoT e à empresa que está operando o projeto.

Com todos os dados da IoT sendo transmitidos, há um risco de

comprometer a privacidade. Para um uso realmente efetivo da tecnologia, a rede

deve estar conectada à internet gerando um perigo iminente de segurança da

informação, pois toda ela está propensa a ataques de hackers. Pode-se utilizar

uma intranet em casos onde se deseja maior privacidade, porém isso prejudica

a capacidade de obter informações sobre o empreendimento em qualquer lugar

do mundo.

Outro inconveniente que a adoção da IoT pode causar é a diminuição do

número de empregos de trabalhadores e auxiliares não qualificados, devido à

automação das atividades diárias. Este problema é comum ao advento de

qualquer tecnologia e pode ser superado com a educação. Com as atividades

diárias sendo automatizadas, naturalmente, haverá menos requisitos de

recursos humanos, principalmente funcionários com menos instrução, podendo

causar um problema de desemprego na sociedade local. Isso pode inclusive

inviabilizar alguns empreendimentos, dado que, muitas vezes, uma das

justificativas para que um município aceite a operação de uma mina é a geração

de muitos empregos.

Com certeza levará algum tempo para o sistema IoT se tornar

completamente estável e viável, pois há novos e futuros padrões sendo

integrados.

10 Conclusão

Por ser uma proposta ainda muito nova, com uma conceituação ainda não

muito bem definida, há muito que se estudar e desenvolver, principalmente na

área da mineração, onde as condições não são muito favoráveis para a operação

de dispositivos frágeis, como os switches e roteadores que precisam estar em

campo.

Outro principal desafio a se enfrentar para a implementação de um projeto

tecnológico em uma mineradora é a mentalidade dos gestores. Operações de

27

mina costumam ser conservadoras, ou seja, resistentes às mudanças

(principalmente porque pequenas alterações no processo resultam em grandes

impactos, o que pode significar grandes perdas monetárias). Por ser uma

proposta extremamente nova e que muda numa velocidade gigantesca, pode ser

difícil convencer os responsáveis pelos projetos das vantagens da IoT.

Com os exemplos e estudos de caso apresentados neste trabalho,

tornam-se evidentes os benefícios decorrentes da adoção do conceito de

Internet das Coisas. A integração de atividades, equipamentos e sensores a uma

rede única, permitindo a rápida análise, interatividade e tomada de decisões,

sejam essas pré-programadas ou desenvolvidas manualmente através da

análise dos dados obtidos, mostra-se como um importante passo para o

crescimento da produtividade e, consequentemente, dos ganhos econômicos em

empreendimentos minerários.

Apesar de recente, com soluções ainda pontuais na indústria, a

expectativa é que a IOT represente um importante salto no desenvolvimento em

todos setores e níveis da sociedade. As mudanças mais contundentes previstas

com o advento dessa tecnologia são: o desenvolvimento de uma cidade

inteligente, onde os sistemas de administração, segurança, saúde e transporte

estejam interconectados, possibilitando uma gestão mais efetiva da máquina

pública; a completa automatização dos setores industrial, agropecuário e de

serviços onde as tomadas de decisões comerciais, produtivas e manutenção

sejam auxiliadas de modo intensivo pela adoção de sistemas inteligentes; o

desenvolvimento das residências automatizadas, que se adaptam e executam

todas as atividades cotidianas conforme o perfil do proprietário; mais

especificamente, no setor na mineração, espera-se uma atividade otimizada, de

modo que os riscos associados à vida humana se tornem os menores possíveis,

até chegar à completa automação das operações, sem riscos aos operadores.

Para os gerentes de mina, será possível identificar gargalos da produção e

decidir rapidamente as melhores opções para maximizar o NPV.

Apesar de promissora, a nova tendência apresenta alguns desafios

prévios à sua adoção sistêmica e consolidação global, como a garantia da

confidencialidade das informações, a indisponibilidade e a falta de integridade

no sinal de sensores, o “Big Data” (garantia da capacidade de armazenamento

do crescente volume de dados), a grande quantidade de dados disponibilizados

28

na vida real após a consolidação do IOT e o aumento do desemprego nas

classes menos qualificadas.

Os temas supracitados ainda necessitam de diversos estudos, pesquisas,

debates e propostas viáveis para que uma adoção da IoT na mineração e,

também, de forma generalizada no mundo seja possível.

11 Sugestões para trabalhos futuros

O uso de novas tecnologias na mineração carece de muitos estudos. Na

área da IoT, tratada nesse trabalho, recomenda-se principalmente a pesquisa de

alternativas de design de rede que reduzam o custo de implantação de um

projeto e consigam garantir a disponibilidade do sinal. Com a descoberta de

novas formas de distribuir o sinal de forma eficiente, projetos de IoT podem ser

viabilizados, aumentando a produtividade em diversas minas.

29

12 Referências bibliográficas

Agarwal, Tarun. Transducer Types, Ideal Characteristics and Its

Applications. Disponível em: <https://www.elprocus.com/transducer-types-and-

their-applications/>. Acesso em: 18 jun 2018

ALMEIDA, Hyggo. Internet das Coisas: tudo conectado. Revista da

Sociedade Brasileira de Computação: INTERNET DAS COISAS Nós, as

cidades, os robôs, os carros - Tudo conectado! Brasil, 2015. Disponível em

<http://www.sbc.org.br/images/flippingbook/computacaobrasil/computa_29_pdf/

comp_brasil_2015_4.pdf>. Acesso em: 18 abril 2018

BARBOSA, Viviane da Silva Borges. Análise de cobertura e capacidade

da comunicação móvel para automação em minas inteligentes a céu aberto.

2016.

BECHARA, Antoine; DAMASIO, Hanna; DAMASIO, Antonio R. Emotion,

decision making and the orbitofrontal cortex. Cerebral cortex, v. 10, n. 3, p.

295-307, 2000.

CARR, Joe. Empresas de mineração consideram IoT essencial para

garantir vantagem competitiva, diz pesquisa. Bit Magazine, 2018. Disponível

em <http://www.bitmag.com.br/2018/01/empresas-de-mineracao-consideram-

iot-essencial-para-garantir-vantagem-competitiva-diz-pesquisa/>. Acesso: 21

abril 2018

Collier's Illustrated Weekly, Volume 77 (1926), Disponível em:

<https://books.google.com.br/books?id=AMcAQAAMAAJ&dq=%22Collier%27s

+Illustrated+Weekly++Volume+77%22&q=%22perfectly+applied%22&redir_esc

=y>. Acesso em: 09 jul. 2018

CERP IoT - INTERNET OF THINGS EUROPEAN RESEARCH

CLUSTER. Internet of Things: Strategic Research Roadmap, 2009.

<http://www.internet-of-things-

research.eu/pdf/IoT_Cluster_Strategic_Research_Agenda_2011.pdf>. Acesso

em: 02 jun. 2018

30

CISCO NETWORKING ACADEMY. Connecting Networks Companion

Guide. Pearson Education, 2014. Disponível em:

<http://www.ciscopress.com/articles/article.asp?p=2202410&seqNum=4>.

Acesso em: 18 jun 2018

Engerey. Tipos e aplicações de sensores na indústria. Disponível em:

<http://www.engerey.com.br/blog/tipos-e-aplicacoes-de-sensores-na-industria>.

Acesso em: 15 jun 2018

EVANS, Dave. A Internet das Coisas Como a próxima evolução da

Internet está mudando tudo. Cisco Internet Business Solutions Group (IBSG),

2011. Disponível em

<https://www.cisco.com/c/dam/global/pt_br/asets/executives/pdf/internet_of_thi

ngs_iot_ibsg_0411final.pdf>. Acesso em: 20 abril 2018

KRANENBURG, R.; ANZELMO, E.; BASSI, A.; CAPRIO, D.; DODSON,

S.; RATTO, M. The Internet of Things. 1st Berlin Symposium on the Internet

and Society. Outubro de 2011. Disponível em

<https://www.theinternetofthings.eu/sites/default/files/Rob%20van%20Kranenbu

rg/Internet%20of%20Things%20Institute%20for%20Internet%20&%20Society%

20Discussion%20Paper.pdf>. Acesso em: 02 jun. 2018

MARTINI, Ramiro Guerra. Como escolher o servidor de

armazenamento de dados para a sua empresa. Disponível em:

<http://www.administradores.com.br/artigos/tecnologia/como-escolher-o-

servidor-de-armazenamento-de-dados-para-a-sua-empresa/98561/>. Acesso

em: 21 jun 2018

Postscapes. Internet of Things (IoT) History: A closer look at who

coined the term and the background evolution into today's trending topic.

Disponível em: <https://www.postscapes.com/internet-of-things-history/>.

Acesso em: 02 jun. 2018

Priscila, Keilly. Modelo de rede Hierárquica. Disponível em:

<http://nomundodasredes.blogspot.com/2011/10/modelo-de-rede-

hierarquica.html>. Acesso em: 18 jun 2018

SANTOS, Bruno P. et al. Internet das Coisas: da Teoria à Prática.

Departamento de Ciência da Computação Universidade Federal de Minas Gerais

(UFMG), Belo Horizonte, []. Disponível em

31

<http://homepages.dcc.ufmg.br/~mmvieira/cc/papers/internet-das-coisas.pdf>.

Acesso 18 abril 2018

Sensores industriais. Material de engenharia de Controle e automação,

politécnica PUC-RS. 2015. Disponível em:

<http://www.politecnica.pucrs.br/professores/tergolina/Automacao_e_Controle/

APRESENTACAO_-_Aula_03_Sensores_Industriais.pdf>. Acesso em: 18 jun

2018

SHORT, Taylor. 5 Lessons From Advanced Mining IoT. Software

advice, 2016. Disponível em <https://www.softwareadvice.com/resources/5-

lessons-advanced-mining-iot/>. Acesso em: 23 de abril de 2018

SINGER, Talita. Tudo conectado: conceitos e representações da

internet das coisas. Simpósio em tecnologias digitais e sociabilidade, v. 2, p. 1-

15, 2012.

SOLOMON, Howard. How a Canadian mining company put a Wi-Fi

network underground. Disponível em:

<https://www.itworldcanada.com/article/how-a-canadian-mining-company-put-a-

wi-fi-network-underground/87122>. Acesso em: 21 jun 2018

STAMFORD, Conn. Gartner's 2014 Hype Cycle for Emerging

Technologies Maps the Journey to Digital Business. Disponível em:

<https://www.gartner.com/newsroom/id/2819918>. Acesso em: 02 jun 2018

STATISTA; Forecast economic impact of the Internet of Things (IoT)

in 2025 (in billion U.S. dollars). Disponível em:

<https://www.statista.com/statistics/580778/worldwide-internet-of-things-

economic-impact-forecast/> Acesso em 23 abr 2018

THOMSEM, Adilson. O que é Arduino? Disponível em: <

https://www.filipeflop.com/blog/o-que-e-arduino/>. Acesso em: 21 jun 2018

Web póvoa. Evitando Futuros Problemas Aplicando O Modelo

Hierárquico de Rede. Disponível em: <https://webpovoa.com/modelo-

hierarquico-de-rede/>. Acesso em: 21 jun 2018