Resumo: Este artigo propõe a construção de um protótipo para automação do acionamento de ares-condicionados de prédios de grande porte, tais como o do IFMT campus Cuiabá e/ou outros campus com as mesmas características. A automação do acionamento visa propiciar uma economia significativa de recurso financeiro para o campus. Para a automação do acionamento será usada a rede de comunicação de dados já existente no campus, em especial a rede sem fio . A topologia de rede proposta é híbrida e contempla as redes WI-FI, cabeada e a possibilidade de uso da rede PLC (Power Line Communication). A ideia central é utilizar o conceito de Internet das Coisas (Internet of Things - IoT), para isso será utilizado o módulo Wifi ESP8266 que permite gerar uma página Web onde é possível controlar o funcionamento do ar-condicionado. O módulo WI-FI ESP8266 será acoplado ao ar-condicionado funcionando com uma chave de acionamento. Outra tecnologia importante no sistema proposto é o Node.js que será o servidor Web que gerencia os dispositivos que forem acoplados a esta rede.  

Palavras-chave: Automação predial; rede WI-FI; Internet das Coisas; Node.js.

Introdução

Atualmente o peso da fatura de energia energia elétrica no orçamento de famílias aumentou significativamente, desde 2014, devido a seca e a necessidade de uso de usinas termelétricas e também pela interferência governamental no setor energético. Com este aumento no percentual gasto com energia elétrica, logicamente os recursos restantes para as demais áreas é diminuído. Este cenário está bem presente no setor público que possui uma limitação de receita repassados às instituições que realizam atendimento ao cidadão, como na área de educação que é foco deste trabalho. Com o agravamento da crise econômica o setor de educação tem sido atingido diretamente através de cortes de gastos, contingenciamento de repasses às instituições. Com isso, qualquer medida que produza economia de recursos financeiros para a instituição é extremamente necessária.

O escopo deste artigo trata do desenvolvimento de um protótipo de baixo custo para automatizar e gerenciar o acionamento de aparelhos de ar-condicionado do campus Cuiabá do IFMT e que possa ser ampliado para qualquer outra instituição que possua características similares. As principais peculiaridades no campus Cuiabá do IFMT em relação ao sistema de ar-condicionado são: grande quantidade de salas de aula climatizadas, acionamento dependente de um controle remoto do aparelho, grandes distâncias entre a administração/departamentos e salas de aulas e número reduzido de servidores para dar suporte para ligar e desligar os aparelhos diariamente. Atualmente o que é verificado na maioria das vezes é que após o acionamento do ar-condicionado o mesmo não é mais desligado ao longo do dia após o uso da sala de aula, e isso levado a uma escala maior certamente representa uma grande parcela do custo da conta de energia elétrica.

Portanto, a adoção do modelo proposto dentro da instituição representará uma redução de recurso financeiro para pagar a fatura de energia e esta economia  certamente poderá ser aplicada em outras áreas prioritárias da instituição.

O protótipo proposto apresenta como principais características a utilização da rede WI-FI padrão IEEE 802.11, já existente na instituição, para comunicação de dados em conjunto com o conceito de Internet das Coisas que será obtido pelo uso do módulo WI-FI ESP8266 acoplado ao ar-condicionado o que possibilitará o seu controle via Web. A tecnologia utilizada para o gerenciamento da rede proposta será o Node.js que é um servidor Web altamente desejável no contexto proposto.

Desenvolvimento

O módulo WI-FI ESP8266 foi utilizado no modo WI-FI Station, sendo assim o ESP conecta-se a uma rede WI-FI já existente.
A programação foi feita na IDE (Integral Development Environment) do Arduino, teve início com uma rotina de limpeza do protocolo TCP, para permitir que as conexões sejam encerradas, posteriormente são inseridos os dados da WI-FI que serão utilizados. Em seguida é feito a conexão com o WI-FI até que o ESP tenha conseguido se conectar, de acordo com a Figura 1, finalizando-se assim a etapa de configuração da rede.

Figura 1- Parte inicial da programação do ESP.

          Fonte: Próprio autor.

          Em seguida, é chamado o “tcpCleanup” no início e no final do loop para garantir que esteja limpo o tcp para verificar se alguém tentou se conectar. Essa verificação é feita até que haja uma tentativa de conexão, e após uma tentativa do cliente se conectar, o programa irá esperar até que esse cliente esteja disponível.
Com o cliente disponível será obtido o requerimento http do mesmo, e de acordo com este requerimento o ESP irá ligar, desligar ou mostrar o status atual do cooler, ligado ou desligado, respectivamente mostrados na figura 2 e na figura 3.
 

Figura 2- Programação do ESP, onde é feita a declaração de variáveis e a espera do cliente se conectar

 

Fonte: Próprio autor.

 

 

 

 

 

 

Figura 3- Parte final da programação do ESP.

Fonte: Próprio autor.

          O artigo do ambiente HTML contém várias páginas. A página inicial contém vários botões, e estes simbolizam o local no qual cada módulo WI-FI está localizado, de acordo com a figura 4 e Figura 6, ao ser clicado em algum deles será direcionado para uma nova página específica de cada módulo, página essa que será responsável por mandar o requerimento para o ESP através dos botões nela presentes, sendo eles o de “liga”, “desliga” e “status”, ilustrado na figura 5 e Figura 7.
 

 

 

 

 

Figura 4 – Página inicial onde é feito a centralização dos ESP’s

Fonte: Próprio Autor

Figura 5- Página onde é feito os requerimentos ao ESP.

 

Fonte: Próprio Autor

Figura 6- Página inicial do ambiente HTML.

Fonte: Próprio Autor.

Figura 7- Página onde é feito os requerimentos ao ESP

Fonte: Próprio autor.
 

Após ser feita a programação dos ESP’s, foi realizada uma verificação para buscar  de erros. Posteriormente, com possíveis falhas na programação fora de questão, foi realizada a montagem do circuito em que é carregado o programa no módulo WI-FI em questão, sendo que, as etapas de programação e transferência da mesma foram feitas na IDE do Arduino.

A etapa de montagem, é dividida em dois momentos. O primeiro refere-se ao circuito em que o ESP recebe a programação, pois, o ESP impõe algumas regras para receber programação, que não são aplicadas ao circuito de funcionamento do programa. Essas diferenças são mostradas na figura 8 e figura 9 que representam a montagem e funcionamento, respectivamente. Ambas figuras foram feitas na plataforma gratuita do aplicativo Fritzing. Após isso, o circuito referente a programação envia para o módulo, circuitos diferentes. O segundo momento é a montagem do circuito em que o ESP executa a programação recebida.

Figura 8 – Montagem do circuito de programação do ESP8266

Fonte: Próprio autor.

Figura 9 – Montagem do circuito do controle de um relé com um ESP8266
          

Fonte: Próprio autor.
 

Considerações Finais

Por haver uma estrutura muito heterogênea de marcas e modelos de aparelhos de ar-condicionado na instituição, a arquitetura proposta se mostra eficaz em ambas as marcas e modelos, pois não apresenta restrições em ser instalado em marcas diferentes.

Por apresentar um baixo custo, é uma alternativa agradável para a diminuição de gastos indesejáveis e desperdícios de energia que pode ser muito mais altos que o valor que é gastos com a criação do protótipo.

Agência Financiadora

Fundação De Amparo à Pesquisa Do Estado De Mato Grosso (FAPEMAT)

CHIAVELLI, João Antonio Barros Arruda; FERREIRA, Ed’Wilson Tavares; NASCIMENTO, Valtemir Emerencio do.. SISTEMA PARA AUTOMAÇÃO DO ACIONAMENTO DE AR-CONDICIONADO VIA REDE WI-FI IEEE802.11. In: V WORKIF - WORKSHOP DE ENSINO, PESQUISA, EXTENSÃO E INOVAÇÃO, 2018, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Mato Grosso - Reitoria. Anais do Workshop de Ensino, Pesquisa e Extensão do IFMT. IFMT: Cuiabá, 2018. Disponível em: < https://eventos.ifmt.edu.br/publicacao/334/ >. Acesso em: 29 Apr. 2025.

Emitido pelo Sistema em 29/04/2025 02:17:41. Pode ser consultado em endereço: https://eventos.ifmt.edu.br/publicacao/334/.