dissertação
Sistema Iot lorawan open-source para monitoramento e gestão hídrica: implementação e validação em Campus Universitário
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Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação (PPGCC)
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Tecnológico
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Tecnológico
Outros
Áreas Temáticas da Extenção
Educação
Meio ambiente
Tecnologia e produção
Meio ambiente
Tecnologia e produção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
ODS 6: Água potável e saneamento
ODS 11: Cidades e comunidades sustentáveis
ODS 12: Consumo e produção responsáveis
ODS 11: Cidades e comunidades sustentáveis
ODS 12: Consumo e produção responsáveis
Dados abertos
Resumo
Esta dissertação demonstra a viabilidade técnica e gerencial de um sistema end-to-end aberto para monitoramento inteligente do consumo de água em campus universitário. A arquitetura integra hidrômetros inteligentes SAGATECH US-5.0, rede LoRaWAN com gateway Browan , servidor de rede ChirpStack (v4), pipeline Python–MySQL e visualização em Grafana. O sistema foi implantado em 182 pontos e operou no conjunto operacional (22/09/2024–22/09/2025), gerando séries temporais auditáveis. A qualidade dos dados foi quantificada em três frentes: completude global ponderada de 78,54% (mediana por dispositivo de 83,68%; Q1–Q3: 78,55– 89,01%; 22,9% dos pontos com completude ≥ 90%); regularidade do intervalo com mediana de 60,0 min e 89,9% dos registros no corredor 45–75 min; e consistência interna com 0,00% de incrementos negativos e mediana de eventos de reset igual a zero, além de P50 = 0,00L, P90 = 84,00L e P99 = 631,00L para o incremento horário. A acurácia foi validada no conjunto Dval (28/04/2025–12/06/2025, 11 pontos), por comparação intervalar AMI–AMM sem interpolação, usando os carimbos de tempo mais próximos ao par [t0,t1]; os erros relativos variaram de −0,434% a +0,459%, dentro do limite de ±2% do regulamento metrológico aplicável. Como entrega prática, foi implementada uma triagem operacional reprodutível para priorização de atendimentos, baseada em silêncio de comunicação e consumo noturno atípico (limiar por percentil elevado do próprio conjunto). Conclui-se que a solução, além de escalável e de baixo custo, apresenta qualidade de dados compatível com uso gerencial e acurácia alinhada à referência manual, oferecendo base sólida para expansão institucional e replicação.
Abstract
This dissertation demonstrates the technical and managerial feasibility of an open end-to-end system for intelligent monitoring of water consumption on a university campus. The architecture integrates SAGATECH US-5.0 smart meters, a LoRaWAN network with a Browan gateway, the ChirpStack (v4) network server, a Python–MySQL pipeline, and Grafana visualization. The system was deployed at 182 points and operated in the operational dataset (22/09/2024–22/09/2025), producing auditable time series. Data quality was quantified along three dimensions: weighted global completeness of 78.54% (per-device median of 83.68%; Q1–Q3: 78.55–89.01%; 22.9% of points with completeness ≥ 90%); interval regularity with a median of 60.0 min and 89.9% of records within the 45–75 min corridor; and internal consistency with 0.00% negative increments and a median of zero reset events, together with P50 = 0.00L, P90 = 84.00L, and P99 = 631.00L for hourly increments. Accuracy was validated on the Dval dataset (28/04/2025–12/06/2025; 11 points) through interval-based AMI–AMM comparison without interpolation, using the timestamps closest to [t0,t1]; relative errors ranged from −0.434% to +0.459%, remaining within the ±2% limit specified by the applicable metrological regulation. As a practical deliverable, a reproducible operational triage was implemented to prioritize maintenance, based on communication silence and atypical night-time consumption (threshold defined by a high percentile of the dataset itself). The solution, in addition to being scalable and low cost, provides data quality suitable for managerial use and accuracy consistent with manual reference measurements, offering a solid basis for institutional expansion and replication.
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Agência de desenvolvimento
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Citação
PAVIANI, João Antonio Resende. Sistema Iot lorawan open-source para monitoramento e gestão hídrica: implementação e validação em Campus Universitário. 2025. 107 p. (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.
