SEM FIO

Setor tecnológico da Invenção

[001] A presente invenção trata de um localizador autónomo de cargas via LoRa com aplicação na área de controle/localização de estoque, no transporte de cargas e no controle da localização de animais, com o objetivo de proporcionar uma melhor gestão de mercadorias por meio de uma tecnologia de comunicação via rádio (LoRa) de longo alcance, alimentado com a captação de energia proveniente de ondas eletromagnéticas. Além da localização, permite monitorar sinais advindos de um determinado portador, por exemplo, num carro, que pode-se monitorar sua velocidade ou num bovino, que se consegue monitorar seus sinais vitais, etc. Cada caso demanda um tipo de dado especifico, e, assim um sensor especifico.

Estado da técnica

[002] Atualmente, os localizadores são dependentes de uma fonte externa de energia, e muitas vezes são ligados diretamente ao produto e energizados através deles, ou possuem baterias que precisam ser recarregadas periodicamente. Além disso, a maioria dos dispositivos do mercado emitem dados através de ondas de rádio AM/FM, pacotes de dados, ou até mesmo Wi-Fi. Contudo, dispositivos para animais não podem possuir baterias ou similares.

[003] Tem-se conhecimento que o correto funcionamento destes localizadores exige que o transportador esteja dentro de uma determinada área de cobertura, ou que o dispositivo localizador esteja devidamente energizado. No primeiro caso, há o problema de que nem todo lugar é coberto por 3G, GPRS, etc. Além disso, são dependentes de uma infraestrutura de rede ou de rádio. No segundo caso, vê-se a dependência de uma fonte de energia externa ou de baterias que precisam ser constantemente carregadas (Peter Boyland. Brazil's urban mobile users connect twice as much to 4G. Opensignal, 27 de agosto de 2019).

[004] Com o intuito de solucionar tais problemas, desenvolveu-se a presente invenção, através da qual a energia do sistema é captada de ondas eletromagnéticas presentes no ambiente e os dados são enviados para uma central de monitoramento via LoRa.

[005] Com o objetivo de manter o dispositivo ativo pelo maior período de tempo possível, e além disso, evitar o uso de baterias, fora desenvolvido uma solução de capaz de captar a energia eletromagnética no ar, e convertê-la e armazená-la em um banco de capacitores.

Novidades e objetivos da Invenção

[006] Para a comunicação LoRa da presente invenção foi escolhido o transceptor RFM95 (que também pode ser substituído por um circuito de rádio), um modem de longo alcance LoRa que fornece alcance ultralongo, comunicação de espalhamento de espectro e alta interferência, minimizando o consumo de corrente.

[007] Lendo e analisando o datasheet do microcontrolador escolhido e do transceptor, nota-se que o consumo do ESP32 (série de microcontroladores de baixo custo e baixo consumo de energia que foram escolhidos), em seu pior cenário, ou seja, transmitindo mensagens através do módulo de rádio, é de 240 mA. O consumo máximo do transceptor no seu pior cenário é de 120 mA. O consumo total é de 360 mA durante uma transmissão via LoRa.

[008] Assim sendo, a questão é que o sistema demanda uma corrente de 360mA de transmissão, logo, a fonte do sistema deve conseguir fornecer uma corrente maior que esse valor por um tempo considerável. Além disso, muitas vezes não se tem uma fonte suficientemente forte de ondas eletromagnéticas para fornecer essa corrente. A solução para esse problema foi criar um banco de capacitores na placa, capaz de se carregar enquanto o sistema não está transmitindo e de fornecer a energia necessária para o sistema quando demandado. Serão usados 6 capacitores de 1000uF, seguindo os padrões de um circuito de Last Gasp.

[009] A localização do pacote será dada usando um método de triangulação LoRa, onde o sinal emitido pelo portador é captado por diversas antenas chamadas de Gateways. Essa localização será transmitida via LoRa até um Gateway que consiga enviar tal pacote para a central de monitoramento via internet. Dessa forma, é possível fazer o controle dessa carga. Além dessa forma, pode-se ter a localização capturada através do sinal de GPS e transmitida via LoRa para a rede mesh de gateways.

[010] Além da localização, há o monitoramento de sinais vindos do portador, como velocidade, sinais vitais e outros dados. Para cada caso, precisa-se de sensores específicos como, por exemplo, na aplicação em animais (bovinos, equinos, aves, cachorros, gatos, etc.), em se tratando de monitorar a temperatura e batimentos cardíacos do animal.

[011] Ademais, existe o caso em que pode-se usar tal tecnologia para o monitoramento e identificação de seres inanimados como automóveis, aviões, motos, bens moveis, vestuários, etc. Tal identificação também pode ser feita em seres vivos, para que assim tenha um maior controle do ser que está sendo monitorado.

[012] Portanto, tem-se então um localizador, identificador e certificador digital de cargas, sendo estas cargas vivas ou inanimadas, podendo ter um controle total de mercadorias ou bens pessoais.

Breve descrição das Figuras

[013] Os objetivos e as vantagens da solicitação aqui descritas poderão ser compreendidos com maior clareza quando lida a descrição seguinte, em conjunto com os desenhos apresentados:

Figura 1 representa uma vista em perspectiva do dispositivo formado por caixa protetor ligada a antena.

Descrição detalhada da Invenção

[014] De maneira geral, o dispositivo é composto por uma caixa protetora (1) que abarca uma placa composta por sensores de geolocalização, rádio LoRa, banco de capacitores, e também a parte que converte a energia absorvida das ondas eletromagnéticas, e antena (2) que captura as ondas eletromagnéticas. Serão usados 6 capacitores de 1000uF, semelhante a um circuito de Last Gasp. [015] A presente invenção refere-se à um dispositivo localizador autónomo energicamente, capaz de captar energia de ondas eletromagnéticas (através de uma antena de microfita), e convertê-las em energia para o sistema. O dispositivo é capaz de dar a localização exata do objeto ou animal através da triangulação LoRa. Os dados são enviados para uma central de controle por meio de ondas de rádio LoRa, que possui um alcance de 10 km em campo aberto.

[016] Essa triangulação ocorre da seguinte maneira, um dispositivo X envia sinais requisitado a sua localização, tal sinal é capturado pois quaisquer outros dispositivos, Y, Z, W, J, que estejam nas proximidades. Ao receber tal sinal, esses dispositivos respondem tal comando com outro sinal de rádio, que contém a distância entre o dispositivo X e os dispositivos Y, Z, W, J. Ao receber os sinais com as distâncias entre X e Y, Z, W, J, o dispositivo X calcula a sua localização.

[017] Os sinais vitais dos animais são monitorados, assim pode-se saber além da sua localização, também se o mesmo se mantém vivo, medindo os batimentos cardíacos.

[018] O próprio dispositivo irá enviar os sinais de localização, podendo ser aplicado em bovinos por exemplo, mas também em qualquer outro objeto ou ser vivo. O sinal de localização é capturado e enviado a uma central de monitoramento que trata os dados.

[019] O principal diferencial seria o sistema autónomo de energia, onde a energia é "capturada" de ondas eletromagnéticas ao redor do dispositivo, e é usada ou armazenada no próprio dispositivo e assim usufruída para as transmissões, o que garante uma autonomia energética do dispositivo. A instalação é feita através de um colar que irá conter o dispositivo, e ligado a ele os seus sensores. Tais dados serão enviados para uma central de controle que tratará os dados, os associando ao seu respectivo bovino. Não é necessária nenhuma ligação complicada, pois o dispositivo é capaz de se sustentar no ponto de vista energético. O dispositivo consegue captar toda e qualquer onda eletromagnética que esteja ao seu alcance e converter em energia, assim armazenando essa energia no banco de capacitores para que seja usada quando necessário.

[020] O sistema de captação de energia via ondas eletromagnéticas é para o uso e fornecimento de energia para sistemas de baixa potência e tem como objetivo controlar a localização e os sinais de um determinado objeto, animal ou pessoa. O sistema de armazenamento de energia por capacitores, para ter sempre a energia necessária para a transmissão, usa-se um micro banco de capacitores que se carrega, por meio do uso o sistema de captação de energia via ondas eletromagnéticas e fornecimento de energia para o sistema rapidamente, sempre que demandado, no caso de uma transmissão. No sistema de triangulação LoRa, a localização do portador será obtida através da triangulação do sinal emitido e captado nas antenas gateway. O sinal será entregue para várias antenas e, sabendo a posição relativa a cada umas das antenas, sabe-se a localização. O localizador autónomo de animais é um sistema capaz de ser autónomo energicamente e que se comunica com as antenas via LoRa. Tal sinal é capturado por antenas na região até chegar a um gateway conectado à internet, e assim os dados são enviados para uma central de monitoramento.

[021 ] O operador terá acesso em tempo real aos sinais vitais e localização de todas as cargas que possui. Cada operador terá um módulo receptor que irá receber os sinais do dispositivo e enviar para o computador em que o receptor esteja instalado. O controle será feito por uma dashboard que conterá o nome do dispositivo, a carga a qual ele foi designado, e todos os sinais referentes à está carga.

[022] É importante salientar que as figuras e descrição realizadas não possuem o condão de limitar as formas de execução do conceito inventivo ora proposto, mas sim de ilustrar e tornar compreensíveis as inovações conceituais reveladas nesta solução. Desse modo, as descrições e imagens devem ser interpretadas de forma ilustrativa e não limitativa, podendo existir outras formas equivalentes ou análogas de implementação do conceito inventivo ora revelado e que não fujam do espectro de proteção delineado na solução proposta.