Rastreando objetos com IoT

IOT
Rastreando e Controlando Objetos
Ênio Prates Vasconcelos Filho
26/10/2016

Quem sou eu?
Δ Ênio Filho
Δ Profissional
• Engenheiro de Controle e Automação – UnB;
• Mestre em Sistemas Mecatrônicos – UnB;
• Professor no Instituto Federal de Goiás – IFG
Δ Atuação
• Desenvolvedor de projetos na área de #IoT com microcontroladores
• Experiência em Hardwares reconfiguráveis (FPGA) e microcontroladores embarcados
• Trabalhos intensivos com tecnologia RFID
• Membro Fundador do CrazyTechGuys
• Membro participante do Gyn Bot
26/10/2016II Congresso de Ciência e Tecnologia da PUC-GO

Tópicos
Δ IoT
Δ Controle e Visibilidade
Δ Um pouco de História...
Δ Rastreamento:
• Código de barras
• RFID
• GPS
• BLE
Δ Desafios
Δ Cases
Δ O que usar

“Coisas conectadas, conversando
entre si, sem intervenção de
humanos”

#IoT (Internet of Things)
Δ Também chamada de IoE
(Internet of Everything)
Δ Objetos e aparelhos
ligados a Internet
Δ Informação, estado e
controle sobre objetos
Δ Comunicação entre
pessoas e dispositivos e
dispositivos-dispositivos
Δ Carros, Casas, Relógios,
Geladeiras (?)...

3 3,7
4,9
25
2013 2014 2015 2020
COISAS CONECTADAS
Bilhões de Coisas Conectadas
http://www.gartner.com/newsroom/id/2905717

Δ Google movimentou bastante o mercado de IoT, ao comprar a Nest, por
U$ 3,2 Bi (2014)
Δ Termostato, detecção de fumaça e carbono
Δ Nest tinha menos de 4 anos

Δ Alguns dos grandes players do Mercado se movimentando, como a Intel,
Microsoft, Cisco, Oracle....
Δ Microsoft associou-se a Raspberry em uma versão para hardware do
Windows 10 em 2015;

Δ Telefônica
• Também já possuí sua plataforma de
desenvolvimento em sua versão beta
(http://iot.telefonicabeta.com/)
• Baseada em Arduino
• Sensores de:
oUmidade
oTemperatura
oRuído
oLuminosidade
oBotões e I/O
• Linux, Windows e Mac

…“LiteOSis exceedingly small in size,
coming in at just 10KB (for
comparison's sake, mobile operating systems are
several gigabytes in size), and requires no
configuration on the user's part, Huawei said
during a press conference on Wednesday at
Huawei Network Congress 2015, held in Beijing
on Wednesday and Thursday. The
LiteOS platform can also
work on everything from
wearables to connected
vehicles”…

Rastreando itens

IoT – Controle e Visibilidade
Δ As empresas realizam diversas
atividades, buscando cumprir sua
missão, com o objetivo de agregar valor
aos acionistas, colaboradores e
mercado;
Δ Dentro desses objetivos, a logística
assume um papel muito importante:
• Garantia de que o produto chegue ao
seu destino;
• Exercer o controle e dar visibilidade as
operações;
Δ Isso permite identificar como, quando,
onde, quanto e quais processos os ativos
estão sofrendo naquele momento;

IoT – Controle e Visibilidade
Δ Controle: imaginemos o desafio de controlar um estabelecimento
varejista com um estoque de 4.000 a 80.000 itens de alto giro;
Δ Visibilidade: nesse mesmo cenário, como analisar condições de vendas,
históricos, onde estão distribuídos os produtos...

IoT – Um pouco de História...
Δ Em situação semelhante a essa, em um mundo globalizado, de alto giro,
o IoT surge como solução no mundo dos cosméticos...
O que os Batons tem a ver com a Intenet of Things?????

Δ Em meados dos anos 90, um britânico – Kevin Ashton –
então funcionário da P&G, ficou intrigado ao perceber
que um específico tom de cor da nova linha de batons
sempre desaparecia das prateleiras.
Δ E, para sua surpresa, o sistema de gestão indicava
abundância dessa mesma cor no estoque;
O que aconteceu com
aqueles batons?
Se haviam mais, por que
estavam nos estoques e
não nas lojas?

Δ Na mesma época, varejistas ingleses começavam a testar um cartão de
fidelidade com uma nova tecnologia, envolvendo um chip com
“transmissão de rádio”.
• Essa tecnologia viria a ser conhecida como RFID...
Δ Então, surge a ideia de Ashton: “E se eu tirar o microchip a rádio do
cartão de crédito e colocá-lo nos batons”?
Δ Se uma rede sem fio podia Ler os
dados dos cartões, porque não ler os
dados de um chip em um pacote de
batons e “dizer” a loja onde eles
estão?

Δ Surge, então, no MIT o Auto-ID center, para estudar o RFID e a
“embalagem” inteligente;
Δ Em 1999, em uma reunião da P&G, surge o termo Internet of Things, com
a ideia de se etiquetar eletronicamente os produtos da empresa, para
facilitar a logística da cadeia de produção, através de RFID;
Δ Em 2000, é publicado o livro “Quando as coisas começam a pensar”, de
Neil Gershenfeld, sobre a adição de dados em itens de uso diário.
Δ Por volta de 2010, surge a visão de que o “next big thing” seria colocar
em rede o mundo físico e coletar os dados de tudo!

Rastreamento
Δ Começou-se a observar que a tecnologia mais utilizada até então para
gerenciar itens, já não trazia resposta para toda a demanda por controle
necessária para as grandes corporações.
Δ Estamos falando do famoso Código de Barras

Rastreamento – Código de Barras
Δ O código de barras, apresenta como grandes vantagens:
• Custo;
• Familiaridade;
• Leitura rápida;
Δ Contudo, apresenta como desvantagens:
• Necessidade de leitura unitária;
• Pequeno alcance de leitura;
• Não individualização do item;
Δ Por consequência, a Localização e Rastreamento de um item
ou produto é bastante complexa e limitada!

Rastreamento
Δ A ideia de rastreamento, como falamos, vem da busca de controle e
visibilidade dos processos, permitindo a gestão dos mesmos.
Δ Logo, as inovações em tecnologias de rastreamento surgem com o objetivo de
atender demandas específicas de mercado, como:
• Controle de movimentação
• Controle de Estoque
• Inventário
• Segurança
Δ Contudo, qualquer nova tecnologia, para ser implementada/aceita, precisa
vencer algumas necessidades, como:
• Garantir aumento do ROI (Return off investment);
• Diminuição de perdas;
• Aumento de velocidade;
• Controle de processo;

Rastreamento - RFID
Δ A partir das necessidades do mercado e da evolução tecnológica, surge
uma nova solução para controle e rastreamento de itens:
RFID
(Identificação por Rádio Frequência)
Δ O que é RFID?
• É uma tecnologia utilizada para identificar, rastrear e gerenciar desde
produtos e documentos até animais ou mesmo indivíduos, sem contato e
sem a necessidade de um campo visual.
• É um método de identificação automática através de sinais de rádio,
recuperando e armazenando dados remotamente através de dispositivos
denominados etiquetas, tags ou transponders.

Rastreamento - RFID
Δ Como o RFID funciona?

Rastreamento - RFID
Modelos de Etiquetas RFID:
Δ Passivas:
Δ Ativas:

Rastreamento - RFID
Δ Utilizações:
• Inventário;
• Rastreamento individualizado de itens;
• Controle de acesso “sem parar”;
Δ RFID x Código de Barras:
• Vantagens:
o Rastreamento individualizado de itens;
o Velocidade e maior alcance de leitura;
o Controle de itens em tempo real;
o Capacidade de medição de grandezas:
temperatura, umidade...
o Capacidade de armazenamento de dados
locais: data de validade, manutenções...
• Desvantagens:
o Custo;
o Falhas de leitura em “gaiola de Faraday”; 26/10/2016II Congresso de Ciência e Tecnologia da PUC-GO

Rastreamento - GPS
Δ Até pouco tempo atrás, uma tecnologia cara e utilizada por poucos, hoje está
presente em nossos celulares, tênis, carros...
Δ O GPS (Global Positioning System) é um aparelho que teve sua origem no
Departamento de Defesa dos Estados Unidos. Sua função é a de identificar a
localização de um aparelho chamado de receptor GPS.
Δ Os aparelhos receptores, por sua vez, têm a função de enviar um sinal para os
satélites. Por triangulação de sinais, temos a localização do aparelho.

Rastreamento - GPS
Δ Como já falamos, as aplicações mais comuns do GPS nós já
conhecemos:
• Sua Localização naquele instante;
• Como chegar em algum lugar;
• Marcações precisas de terrenos;
Δ Porém, com o conceito do IoT cada vez mais espalhado, novas demandas
foram criadas, buscando uma maior integração entre “coisas” e a rede.

Rastreamento - GPS
Rastreamento de crianças/idosos
Controle de Desempenho de Atletas
Bagagens Inteligentes Rastreamento de animais
Localizador e Bloqueador de Veículos

BLE – Bluetooth Low Energy
Δ A tecnologia BLE é um protocolo de rede de tecnologia sem
fio que teve origem no “velho e conhecido” Bluetooth;
Δ Surgida em 2010, embora carregue o mesmo nome do
Bluetooth “Clássico”, tem uma especificação
completamente nova, projetada para habilitar o
funcionamento de dispositivos de baixo consumo de
energia por vários meses com baterias pequenas.
Δ Com um alcance de comunicação de até 50 m e baixo
consumo dos dispositivos, o BLE surge como alternativa as
TAGs RFID ativas;
Δ Os dispositivos BLE são chamados de Beacons.

BLE – Bluetooth Low Energy
Δ A tecnologia BLE pode ser utilizada para check-in de cupons, automação
residencial, dispositivos de fitness, marketing de proximidade,
segurança e pagamentos móveis.

Rastreamento – BLE
Δ Em função do longo alcance, da alta duração das baterias e dos métodos
de comunicação entre devices, os dispositivos que implementam o BLE
apresentam uma vantagem em relação aos dispositivos GPS:
Permitem a localização em Interiores!

Rastreamento – BLE
Δ Como a Apple tem apostado muito nessa tecnologia, adquiriu, em 2013 a empresa
de mapeamento WiFiSLAM – que possuía uma solução de mapeamento de
interiores, o que sugeria que ela já estava “de olho” no negócio de Beacons para
localização.
• Pela “bagatela” de $ 20M!
Δ A utilização de vários Beacons, possibilita que as aplicações façam triangulação para
determinar uma posição geográfica com maior precisão.
Δ Embora tecnicamente viável, quanto maior for a precisão, maior será o
processamento do dispositivo, e consequentemente, maior será o consumo da sua
bateria.

Desafios
Δ É sempre importante citar que essas tecnologias ainda estão em
crescimento, com novas descobertas todo o tempo;
Δ E, em função do boom dessas tecnologias, muitas empresas se lançam ao
mercado, sem conhecer aquilo que estão fazendo, produzindo sistemas
incompletos e que não atendem as necessidades;
Δ Com isso, surge a impressão de que a tecnologia não funciona, quando,
em verdade, aquela implementação é que não está ok...

Desafios
Alguns dos desafios:
Δ RFID:
• Necessidade de testes para escolha das etiquetas;
• Avaliação da relação material x etiqueta;
Δ GPS:
• Alcance de sinal do hardware escolhido;
Δ BLE:
• Hardware de qualidade

Desafios
Δ Desafios
• Segurança dos dados
• Privacidade
• Infraestrutura de dados
Δ Futuro
• Miniaturização
• Diminuição de custos
• Teleoperações e Telepresença
• Integração de Sensores

Rastreamento e IoT
Δ Sabe-se que dados são diferentes de informação;
Δ O dado é aquilo que é medido em um sistema de maneira bruta, sem
tratamento;
Δ No contexto do IoT, uma medida que não é acessível é um dado, não uma
informação.
Δ Exemplo: de que adianta rastrear meu cachorro, se não tenho acesso a
essa informação, quando ela for necessária?

Rastreamento e IoT
Δ Por essa razão, é tão importante a forma como esses dados vão ser
tratados (de maneira rápida eficiente) e de que maneira temos acesso a
essas informações.
Δ Esse conceito de tratamento de muitos dados, vindos de um número
cada vez maior de sensores é chamado de BigData.
Δ E que deve ser levado em conta no processo de construção da solução,
para garantir eficiência e funcionalidade para os usuários.

Atualmente: cases
Δ Hospital Albert Einstein usa RFID para rastreamento de
ativos (2012):
• Com o sistema, a instituição localiza equipamentos médicos,
monitora temperatura de geladeiras e amplia sua
capacidade de controle de recursos
Δ C&A aplica tecnologia RFID em centros de distribuição na
França (2016):
• Em 2015, introduziu a tecnologia em um terço das lojas na
França, prevendo ter os todos os estabelecimentos franceses
equipados com a mesma em meados de 2016.

Atualmente: cases
Δ Macy’s etiquetará todas as mercadorias com RFID
• As etiquetas RFID serão colocadas nos caminhões e um recadastramento
obrigatório de motoristas começará em setembro deste ano (adiado);
Δ Hermitex reduz tempo para inventário em 70% (2016)
• Além de otimizar os processos de contagem, a confecção Hermitex, de
Campinas (SP), atingiu o índice de 100% de rastreabilidade de seus
produtos

Atualmente: cases
• Coleiras inteligentes: Empresa cria coleira inteligente para facilitar a vida
de quem tem cachorro (2015)
oO produto é capaz de prevenir que o animal se afaste demais e se perca, além
de contar com uma bateria capaz de sobreviver durante 14 dias com apenas
uma carga
• Sistema monitora pacientes com Alzheimer (2015)
oA empresa GTX, que já fornece uma solução baseada em GPS para monitorar
pacientes com doenças cognitivas, criou uma versão Bluetooth (BLE)

Atualmente: Cases
Δ Volvo transforma smartphones em chaves de carros (2016)
• A montadora está testando uma nova funcionalidade que permitirá aos
condutores acessar e iniciar seus veículos usando seu aplicativo de
smartphone
Δ Etiqueta eletrônica interage com compradores (2016)
• O novo visor de prateleira emprega tecnologia de beacon e fornece
informações tanto a clientes como trabalhadores, inclusive sobre o
movimento na loja

Qual tecnologia usar?
Δ Como pudemos ver, as várias tecnologias
possuem vantagens e desvantagens.
Δ Em cada projeto, devemos analisar:
• Qual o problema a ser resolvido?
• Status da tecnologia;
• DIY (pequena escala) ou larga escala?
• Suporte do fabricante ou da comunidade;
• Capacidade de Integração com outros
dispositivos?
• Escolha a tecnologia a usar e garanta que ela
atende aos requisitos do projeto.

Dúvidas?
enio.filho@ifg.edu.br
Obrigado a Todos!
26/10/2016 II Congresso de Ciência e Tecnologia da PUC-GO
Referências:
• Deploying RFID - Challenges, Solutions, and Open Issues", book edited by Cristina Turcu, ISBN 978-953-307-380-4,
Published: August 17, 2011 under CC BY-NC-SA 3.0 license.
• http://www.automacaoindustrial.info/industria-4-0-uma-visao-da-automacao-industrial
• Hung-An Kao Jay Lee, Behrad Bagheri. A cyber-physical systems architecture for industry 4.0-based manufacturing
systems. ScienceDirect, 2015.
• F Shrouf, J Ordieres, and G Miragliotta. Smart factories in industry 4.0: A review of the concept and of energy
management approached in production based on the internet of things paradigm. In Industrial Engineering and
Engineering Management (IEEM), 2014 IEEE International Conference on, pages 697–701. IEEE, 2014.
• https://www-
304.ibm.com/events/tools/interconnect/2016ems/REST/presentations/PDF/InterConnect2016_1648.pdf
• Burke, Thomas J. - OPC Unified Architecture: Interoperability for Industrie 4.0 and the Internet of Things
• http://www.slideshare.net/AlexisGion/outthink-complexity-with-industrie-40-with-watson-iot

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