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Sistema de Transmissão de Voz e Dados Aplicado para Eletricistas de Linha de Transmissão

André R. Hirakawa Moacyr Martucci Jr. Thomas C.G. Vilhena José C. V. Lemos

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• Alternativa para solucionar os problemas de comunicação entre eletricistas em linhas vivas de transmissão de energia:

– Operações de instalação, inspeção e manutenção;

– Necessidade de comunicação com a equipe de apoio;

– Normalmente utilizam apenas a voz;

– Impossível em ambientes ruidosos ou quando a distância é grande.

Introdução

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• Atividade em altura elevada• Alta Tensão (até 440kV)• Alta intensidade de Campo Eletro-Magnético -> interferência em equipamentos eletrônicos

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• VICEL – Voice and Image Comm. for Electricians;• Comunicação de áudio bidirecional• Captura de Vídeo e Imagem• Comunicação entre Eletricistas• Pequena dimensão• Alimentação por bateria• Operação sem manuseio

Requisitos e Especificação para o Desenvolvimento

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• Canal de comunicação Ad-hoc e topologia Mesh;• Tecnologia elencadas: WiFi, WiMax, GPRS,

ZigBee, etc;

Use do ZigBee/Camada Física padrão IEEE 802.15.4

Solução Tecnológica

Requisitos e Restrições

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• Notebook e um Nó em solo;• Outro Nó embarcado e protegido;

Comportamento em Alta Tensão

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Ambiente de Alta Tensão

Módulo próximo ao cabo

Módulo em contato com o cabo

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Comportamento na Linha de 138kV

0 1 2 3 4 5

-56

-55

-54

-53

-52

-51

-50

-49

-48

-47

-46

Distância (m)

Potê

ncia

(dB

m)

Comportamento similar ao ambiente sem EMF

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Comportamento na Linha de 440kV

0 1 2 3 4 5

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

Distância (m)

Potê

ncia

(dB

m)

~ 0.5 m Descarga Disrruptiva (Efeito Corona) bloqueia a

comunicação

Em contato há comunicação

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• Considerando a taxa de 250 kbps e imagem bitmap:

Estudo da Transmissão de Imagem

PADRÃO RESOLUÇÃO (pixels)

TAM.(kBytes)

TEMPO DE TRANSMISSÃO

(segundos/frame)VGA 640x480 614.400 19.66

QVGA 320x240 153.600 4.92QQVGA 160x120 38.400 1.23

Uso da compressão de Image

Uso da DCT (Discrete Cosine Transform) bi-dimensional PADRÃO

DCT Bi-dimensional

TAM.(kbytes) TEMPO(seg/frame)

VGA 61.440 1.96

QVGA 15.360 0.49

QQVGA 3.840 0.12

Imagem Estática

Imagem em movimento (Video)

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Implementação

Módulo: Câmera/ áudio/comunicação

ComputadorComunicador

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VICEL – Interface

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Teste de Campo

Módulo encapsulado

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Resultado do Teste de Campo

DISTÂNCIA(m)

QUALIDADE DA IMAGEM

60 NORMAL – pequenas interrupções

40 NORMAL20 NORMAL10 NORMAL5 NORMAL2 NORMAL1 NORMAL

~ 0 FALHAS - interrupção

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a) Estudo do comportamento do ZigBee em ambiente de Alta Tensão:– CTEEP – subestação de Cabreúva, SP;– Testes em linhas de 138 kV e 440 kV;

b) Transmissão de imagem pelo ZigBee:– Definição da resolução e da taxa de frames entre

outros;

Principais Contribuições

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• A proposta do sistema de comunicação de Voz e Imagens foi projetada, prototipada e testada;

• Estudo do comportamento do ZigBee em ambiente de Alta Tensão:• CTEEP – subestação de Cabreúva, SP;• Testes em linhas de 138 kV e 440 kV;

• Transmissão de imagem pelo ZigBee:• Definição da resolução e da taxa de frames entre outros;

• O IEEE 802.15.4 é adequado para a aplicação (transmissão de voz e vídeo);

• Próximos passos:– Implementação da cabeça-de-série.

Conclusões

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Obrigado