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Desenvolvimento e implementação de uma rede LoRa para monitorização sísmica com sensores acelerómetros
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Resumo(s)
A monitorização sísmica desempenha um papel central na mitigação dos riscos associados a fenómenos naturais. Contudo, os sistemas tradicionais de deteção apresentam custos elevados e cobertura geográfica limitada, o que dificulta a sua implementação em larga escala. Neste contexto, soluções baseadas em redes Internet of Things (IoT), aliadas a dispositivos e sensores de baixo custo e baixo consumo, surgem como uma alternativa promissora para o desenvolvimento de redes de monitorização mais acessíveis e flexíveis. Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de um sistema de deteção sísmica de baixo custo e consumo energético, baseado em um microcontrolador e acelerómetro comercial. O sistema realiza a aquisição e processamento de dados de aceleração, aplica algoritmos para identificação de eventos sísmicos e transmite a informação através de uma rede Long Range/Long Range Wide Area Network (LoRa/LoRaWAN). Diversos testes foram realizados para a avaliar a cobertura da comunicação rádio, a fiabilidade da transmissão de dados e o consumo energético, de modo a demonstrar a viabilidade de sistemas baseados em LoRa/LoRaWAN como solução económica e eficaz para monitorização sísmica. Entre os vários resultados obtidos, destacam-se a cobertura de aproximadamente 3 km, para uma taxa de receção de pacotes igual ou superior a 90% em cenário suburbano a rural, e uma autonomia de cerca de 160 horas.
Abstract Seismic monitoring plays a central role in mitigating the risks associated with natural phenomena. However, traditional detection systems involve high costs and provide limited geographical coverage, which hinders their implementation on a large scale. In this context, solutions based on Internet of Things (IoT) networks, combined with low-cost, low-power devices and sensors, emerge as a promising alternative for developing more accessible and flexible monitoring networks. This dissertation presents the development of a low-cost, energy-efficient seismic detection system based on a microcontroller and a commercial accelerometer. The system performs acceleration data acquisition and processing, applies algorithms for seismic event identification, and transmits the information through a Long Range/Long Range Wide Area Network (LoRa/LoRaWAN). Several tests were carried out to evaluate radio communication coverage, data transmission reliability, and energy consumption, aiming to demonstrate the feasibility of LoRa/LoRaWAN based systems as a cost-effective and efficient solution for seismic monitoring. Notable results include a coverage of approximately 3 km with a packet reception rate greater than 90% in suburban to rural environments, and a battery life of at least 160 hours.
Abstract Seismic monitoring plays a central role in mitigating the risks associated with natural phenomena. However, traditional detection systems involve high costs and provide limited geographical coverage, which hinders their implementation on a large scale. In this context, solutions based on Internet of Things (IoT) networks, combined with low-cost, low-power devices and sensors, emerge as a promising alternative for developing more accessible and flexible monitoring networks. This dissertation presents the development of a low-cost, energy-efficient seismic detection system based on a microcontroller and a commercial accelerometer. The system performs acceleration data acquisition and processing, applies algorithms for seismic event identification, and transmits the information through a Long Range/Long Range Wide Area Network (LoRa/LoRaWAN). Several tests were carried out to evaluate radio communication coverage, data transmission reliability, and energy consumption, aiming to demonstrate the feasibility of LoRa/LoRaWAN based systems as a cost-effective and efficient solution for seismic monitoring. Notable results include a coverage of approximately 3 km with a packet reception rate greater than 90% in suburban to rural environments, and a battery life of at least 160 hours.
Descrição
Palavras-chave
Deteção Sísmica Acelerómetros IoT LoRa LoRaWAN LPWAN Seismic detection Accelerometers