Informações Técnicas sobre o Projeto

Descrição do Projeto

Propomos uma solução que envolve o uso de um drone, capaz de seguir rotas predefinidas, equipado com uma câmara térmica integrada. Vamos precisar de um software que recolha as imagens provenientes da câmara térmica e que as processe e analise. Em seguida, as imagens, em conjunto com outros dados, por exemplo, temperatura vão ser transmitidas para um recetor. Neste recetor, haverá um controlo responsável por encaminhar tanto a mensagem de alerta quanto a imagem capturada pela câmara térmica para o display, permitindo ao operador distinguir entre um incêndio e um falso alarme. Na prova de conceito utilizaremos certos equipamentos tais como:

Esquema da Solução Tecnológica

Projeto

Para o nosso projeto, que é o conjunto real para a mais rápida deteção de incêndios florestais, iríamos precisar dos seguintes equipamentos:

Câmara Térmica

A câmara térmica para o nosso projeto real seria a AT61P Remote Temperature Monitoring System com uma resolução de 640 x 512 pixéis e com uma lente de 25 mm com uma sensibilidade térmica de 50 mK com uma deteção de 1,05 km, reconhecimento de 260 m e identificação de 130 m para um humano. Esta câmara tem um peso de 430 g com uma tensão de 36 V e uma potência de 3 W (a 25°C). Tem uma transmissão total de 196, 608 Mbps.

Câmara Real — Source: Link da Câmara Térmica

Transmissor

O transmissor e recetor para o nosso projeto real seria um combo da DJI (DJI kit de transmissão (standard combo)) com um alcance de transmissão de cerca de 6km e com uma latência de 70ms que comprime os dados utilizando o protocolo H.264 e tem um tempo de funcionamento de 3 horas e 50 minutos.

Alimentação

Para alimentar a câmara térmica usaremos uma bateria LiPo de 1800mAh e 22,2V e com um peso de 270 gramas capaz de alimentar a câmara por um período de 6 horas.

Drone

T-motor M1200 quad-copter é adequado para 2 a 5 kg de carga útil. Com 2 kg de carga útil, o tempo de voo pode chegar a 70 minutos. Com 5 kg de carga útil, o tempo de voo pode chegar a 60 minutos. Uma distância entre eixos de 1230 mm e um peso em voo de 18,5 kg, incluindo carga útil e bateria, oferece um alcance máximo de 10 km. Este Drone é capaz de operar em altitudes que variam de 100 a 1000 metros, sendo que sua altitude máxima atinge 6500 metros. Em termos de velocidade tem uma faixa de operação típica de 10 a 35 km/h, enquanto sua velocidade máxima atinge 65 km/h. Com um nível de resistência ao vento equivalente à força 5, este equipamento demonstra robustez frente a condições climáticas adversas. Ótimo para mapeamento, pesquisa, monitorização e outras aplicações industriais.

Projeto Prova de Conceito

Para prova de conceito utilizaremos diferentes equipamentos dos do projeto real, dado ao facto de alguns materiais serem impossíveis de adquirimos dado ao orçamento, então vamos realizar o nosso projeto em escala pequena, para tal vamos necessitar dos seguintes equipamentos:

Câmara Térmica

Neste caso, vamos usar a câmara térmica MLX90640, com resolução de 32 x 24 (768) pixéis que deteta temperaturas na faixa de -40 ºC a 300 ºC com precisão de aproximadamente 1 ºC; tem um peso de 4g; possui ângulo de visão de 55° x 35° ou 110° x 75° e deteta até 20 metros de distância para um objeto com 1,8m. Tem uma taxa de atualização de 64 fps, 16 bits por pixel e um total de bits de 12288 o que implica uma transmissão total de 1179648 bps (1,179648 Mbps). Tem um consumo de 20 mA.

ESP32

Para a recolha, análise e transmissão de informação será necessário um ESP32. Este microcontrolador tem uma memória de 4MB e um peso de 3g. Tem uma comunicação Wi-Fi 11b com uma taxa de dados de 11 Mbps. O consumo Normal (240 MHz) é de 50 mA, em deepsleep é de 7 µA, em lightsleep de 1mA, em Reduced Clock (3MHz) de 3,8 mA e de WiFi operation de 80-180 mA. De acordo com os dados do datasheet, a potência de transmissão é 19.5 dBm, o ganho da antena do transmissor e do recetor é 1 dbi , o comprimento de onda é 0.12246 metros e a sensibilidade do recetor é -88 dBm. De acordo com a fórmula de Friss a distância máxima de comunicação é 2913 metros.

Este conjunto (ESP32 + MLX90640) tem em conjunto uma corrente de 200 mAh, com uma tensão de 3,3 V e uma potência de 0,66 W com uma autonomia de 16h.

Alimentação

No que toca a alimentação deste conjunto é necessário um conjunto pilha + alimentador breadboard, em que as características da pilha de lítio são as seguintes: Uma tensão de 9 V, uma corrente de 1200 mAh, uma potência 10,8 W e com um peso de 100g. No que toca ao alimentador breadboard vai regular de 9V para 3,3/5 V e tem um peso de 30 g.

regulador_tensão — Source: Link do Alimentador de Breadboard

Drone

O drone que escolhemos utilizar é o DJI Mavic 3 Classic que tem um tempo máximo de voo de 46 minutos, um alcance máximo de 30 km com um peso total de 895 g, sendo que o peso dos componentes é de 140,3g.