APRESENTAÇÃO

APLICAÇÕES

FUNCIONAMENTO

INVESTIGAÇÃO

CONTACTOS

O projeto de investigação e desenvolvimento tecnológico – SOCIAL DISTANCING MONITORING SYSTEM (SDMS) – surge no âmbito do combate à pandemia da COVID-19, e apresenta-se como uma solução de controlo e de monitorização do distanciamento social, vocacionada essencialmente para ambientes exteriores.

Bright Science - Social Distancing Monitoring System - Financiamento

SISTEMA DE MONITORIZAÇÃO DE DISTANCIAMENTO SOCIAL

No atual cenário de pandemia da COVID-19 é fundamental reduzir o contacto fisicamente próximo, sendo aliás uma das principais regras de prevenção aconselhadas pelas autoridades de saúde.

Este sistema de monitorização e contabilização para tráfego e de análise de dados, permite acompanhar os fluxos de movimentação, duração, permanência e distanciamento.

Através da dispersão de um conjunto de dispositivos a operar em LoRaWAN® ou GSM, que fazem a leitura de equipamentos como smartphones, via Wi-Fi, e que enviam a informação para a Cloud é possível fazer a análise de dados de forma quase instantânea e atuar de imediato, prevenindo assim a aglomeração de pessoas ou a falta de distanciamento social.

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Densidade populacional

Estimada em tempo real para manter o distanciamento social
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Tecnologia não intrusiva

Escuta passiva dos equipamentos eletrónicos, dispensando a instalação de software adicional.
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Garantia de anonimato

Não identifica os utilizadores nem armazena informação pessoal – garante a privacidade.
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Otimização da tráfego

Permite identificar e medir fluxos e padrões de movimento.

APLICAÇÕES

O Sistema de Monitorização de Distanciamento Social é instalado em dispositivos IoT aplicados em luminárias, postes de iluminação ou outro tipo de infraestruturas, de forma a permitir aferir o distanciamento social em locais como os seguintes, entre outros:

ARQUITETURA DA SOLUÇÃO

O sistema baseia-se na escuta passiva dos equipamentos eletrónicos (telemóveis, tablets ou smart watches, entre outros) e é autónomo, dispensado a instalação de qualquer software e o recurso a fontes de informação terceiras. A recolha e tratamento de dados é segura e anónima.
O SMDS tem uma componente distribuída de Internet of Things (IoT), ou seja, dispositivos que são colocados nas luminárias, e uma componente Cloud de gestão e visualização da informação recolhida e tratada sobre a densidade e fluxos de pessoas.

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INSTALAÇÃO DO DISPOSITIVO

Em qualquer luminária, com ficha NEMA, na rede pública de iluminação ou, de forma independente, em qualquer suporte adequado com acesso a energia elétrica.

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ESCUTA PASSIVA

Análise passiva do espectro radioelétrico, escutando os equipamentos eletrónicos como telemóveis, smart watches e outros.

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RECOLHA ANÓNIMA DE DADOS

Ao “escutar” os diversos emissores, na sua proximidade, anonimiza os dados do emissor, através de hashing, garantindo que o sistema o reconhece sem saber quem é.

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GESTÃO NA CLOUD

A informação coletada é agregada em eventos únicos e é criado um mapa de densidade de pessoas que alerta em tempo real para aglomerações ou violações de distâncias de segurança.

O SMDS monitoriza a densidade populacional para garantir a manutenção das regras de distanciamento social e alertar para riscos de contágio de COVID-19, assim como indicar a localização da violação. Como objetivo secundário, pode também identificar e medir fluxos e padrões de movimentação (número de visitantes únicos, percursos mais usados, variações diárias ou semanais entre outros), o que permite otimizar a gestão de áreas de grande circulação nas cidades e continuar a obter retorno do investimento muito para além do contexto atual de pandemia.

Com a solução da Bright Science de controlo central para gestão inteligente das luminárias de iluminação pública, é possível, duma forma não intrusiva, mapear e estimar em tempo real, a densidade e contagem de pessoas em blocos dinâmicos, alertando e dando o alarme, quando é ultrapassada a densidade recomendada. Esta é uma solução indicada para dotar os municípios, entidades gestoras de espaços públicos, forças de segurança e outras.

Do ponto de vista computacional e de recursos de rede (telecomunicações) é muito leve, permitindo uma solução muito económica e com custos operacionais baixos.

Do ponto de vista técnico, o SMDS é capaz de localizar pelo menos 75% dos dispositivos num raio de 100 metros da sua localização. A atualização de dados é feita entre 1 e 15 minutos, podendo variar em função do volume de dados obtidos ou da taxa de precisão/aglomeração conveniente.

Os dispositivos têm uma estrutura modular de eletrónica (fonte de alimentação, comunicações, processamento e sistema operativo) e uma antena de Wi-Fi/Bluetooth responsável pela sensorização (nomeadamente presencial), para captar as comunicações dos equipamentos eletrónicos e identificá-los através do respetivo MAC Address.

Ao “escutar” os diversos emissores localizados na sua proximidade, anonimiza os dados do emissor (MAC Address), mas garante que o sistema o reconhece sem saber quem é, através de hashing. Para a Cloud, o dispositivo nunca comunica o MAC Address, apenas um número (hash) que permite identificar o equipamento entre pares (sensores próximos) sem permitir recuperar o MAC Address, garantindo assim a anonimização.

Num segundo estágio de processamento, o sistema coleta a informação dos equipamentos, agrega-a em eventos únicos e, com base na informação georreferenciada e nos identificadores únicos dos emissores, cria um mapa de densidade de pessoas que permitirá fornecer alertas em tempo real de aglomerações ou violações de distâncias de segurança que aumentem o risco de contágio da COVID-19.

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Bright Science - Social Distancing Monitoring System - Explicação Modelo

ÁREAS CRÍTICAS DE INVESTIGAÇÃO

Neste projeto estão integradas diversas abordagens na deteção de eventos, numa plataforma de monitorização da densidade de pessoas e respetivos fluxos de circulação e garantindo o cumprimento de normas de segurança e privacidade a nível global. O trabalho de investigação para além de integrar soluções correntes, centrou-se ainda em propor avanços, melhorias e inovações nos seguintes componentes:

O desafio proposto foi atingir uma elevada flexibilidade combinada pela relação entre o caso de utilização e a evolução dos desenvolvimentos com mais do que uma tecnologia de comunicação de modo a endereçar futuras tecnologias. A modularidade na conceção da solução, permite-nos potenciar a reutilização de hardware dos componentes constituintes, tanto nos processos de desenvolvimento, como nos diversos cenários de teste e produção, mantendo estruturas e hierarquias comuns.

Os módulos concebidos, ao nível do hardware são: medidor de energia, fonte de alimentação, unidade de processamento principal, unidade de comunicações IoT e unidade de aquisição (sensor) e processamento.

O endereçamento da camada física rádio a 2.4GHz é efetuado através da inclusão de um módulo OEM, permitindo obter acelerações no hardware tais como na desmodulação e no controlo digital de sinal.

A arquitetura do firmware desenvolvido, tira partido de bibliotecas genéricas e do modo de operação promíscuo no qual o acesso às tramas de dados descodificados é absoluto (sem filtragem). Com este nível de abstração consegue-se o acesso direto ao nível do sinal RSSI das comunicações identificadas, à gama de canais de frequências utilizadas e ao conteúdo transportado no protocolo de rede do standard IEEE 802.11.

Ao nível do dispositivo sensor, a arquitetura definida possibilita múltiplas opções de comunicações tendo sido implementados neste caso dois tipos: LoRaWAN® e GSM/2G.

A investigação centrou-se no caso mais exigente em termos de características e recursos – LoRaWAN® – para que a abordagem possa ser replicada de forma adequada às restantes tecnologias. No caso da utilização da tecnologia LoRaWAN®, as restrições são mais sensíveis a volumes de dados (na ordem das dezenas de bytes) e a uma maior latência.

O trabalho de investigação focou-se em duas vertentes principais:

  • Minimizar o impacto na utilização da rede de comunicações.
    Deduzir um modelo de gestão com base em amostragens de tempo variáveis, adequadas à capacidade de memória do microprocessador do sensor e duas estruturas de informação alternativas, nas quais é possível agregar localmente a informação em contadores. A informação é comprimida sempre que o método se torne eficiente (dependendo da quantidade e frequência dos valores a transmitir).
  • Garantir a consistência, autenticidade e anonimidade dos dados recolhidos.
    No segundo ponto foram aplicadas técnicas de hashing e de verificação de redundância cíclica combinadas para reduzir e derivar identificadores, tornando-os anónimos e garantindo ao mesmo tempo a integridade dos dados.

A interface permite mapear e estimar em “tempo real”, a densidade e contagem de pessoas em blocos/áreas/formas que poderão ser dinâmicos. Quando ultrapassada certa densidade parametrizada, dá um alarme.

Como objetivo secundário, o sistema deverá medir fluxos de pessoas, por exemplo visitantes únicos, percursos mais usados, variações diárias e semanais e outros.

Bright Science - Social Distancing Monitoring System - Interface
Bright Science - Social Distancing Monitoring System - Produto
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    2021, BRIGHT SCIENCE - Estudos de Engenharia e Ensaios, Lda.
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