Rede interna: por onde começamos?

Devemos acreditar em algumas afirmativas quando pensamos na rede interna de comunicação de uma edificação:

• Não há uma solução única;
• Não há solução milagrosa;
• Qualidade, barato/caro, relação benefício/custo, IoT, automação, integração, prédio inteligente, etc, são conceitos que precisam ser discutidos e entendidos antes de se falar em quais serão as escolhas;
• Não se engane. Escolha no máximo duas metas entre: "barato", "rápido" e "bom" (barato e rápido não é bom, bom e barato não é rápido, bom e rápido é caro);
• A "melhor solução" é sempre eleita a partir de uma matriz multidimensional de compromissos: requisitos do proprietário, principalmente em relação aos recursos e ao conforto desejados, adequação da edificação à sua missão, grau de colaboração da rede interna com o negócio, normas técnicas, custo, entre outros;
• As dimensões dessa matriz não são variáveis independentes. Todas nos levam, inevitavelmente, à dimensão "custo" e as relações entre elas não são lineares nem simples.

Ao contratar a elaboração do projeto da rede interna de uma edificação, a primeira pergunta a ser feita deve ser "como a energia elétrica será distribuída?"

Basicamente temos três alternativas:

·  Instalação elétrica convencional: não possui qualquer automação. Os quadros  elétricos alimentam circuitos de iluminação e tomadas, sem qualquer controle automatizado.

·  Instalação elétrica automatizada com distribuição em baixa tensão alternada (110 ou 220 volts). Os circuitos podem ser interrompidos ou dimerizados, conforme  o projeto;

·    Instalação elétrica automatizada para a iluminação, com distribuição em baixa tensão contínua (40 a 60 volts) com sensoriamento (iluminação, temperatura e movimento), e baixa tensão alternada (110 ou 220 volts) para as tomadas. Haverão dois tipos de circuitos: AC (corrente alternada) e DC (corrente contínua);

Ao se escolher a primeira opção, estaremos praticamente eliminando a automação do projeto da rede interna, obviamente, uma vez que a iluminação e as tomadas são o principal foco da automação. Mas é possível que ainda seja desejada alguma automação de outros subsistemas, como motores, controle de acesso, sonorização, etc. Esta alternativa é a que tem os menores custos de implantação e manutenção.

Ao se escolher a segunda opção, abrimos um leque de possibilidades para controlar o fornecimento de energia na edificação. Atualmente a diferença do custo de implantação desta para a primeira alternativa é pequena - diria que fica entre  10 e 20%. Considerando que uma instalação elétrica custa cerca de 5% do valor da obra, estamos falando de 0,5 a 1% de acréscimo no custo global da obra para se obter uma edificação automatizada. A desvantagem aqui é a manutenção, que pode ser um pouco mais cara. Minha recomendação é que a escolha, entre as duas primeiras alternativas, grosso modo, seja pela segunda. Esta é uma abordagem simplificada. Naturalmente há outros aspectos envolvidos.

A terceira alternativa consiste em enviar energia para as luminárias utilizando um cabo de rede comum (categoria 5e ou 6) e enviar/receber comandos da luminária por esse mesmo cabo de rede. A tecnologia para alimentar dispositivos remotos pelo cabo de rede já está padronizada desde 2003 e é conhecida como PoE (Power over Ethernet). Leia artigo  PoE e a alimentação pelo cabo de rede

A tecnologia de alimentar luminárias por cabo de rede também está sendo chamada de "teto inteligente" (smart ceiling) e iluminação PoE (PoE lighting). Desta forma as luminárias seriam conectadas diretamente a switches de rede com capacidade de PoE, ou um sistema similar. Os padrões estão caminhando para se conseguir enviar 100 W pelo cabo de rede, mas atualmente, o padrão 802.3at consegue alimentar tranquilamente uma luminária de LED com até 25 W. Alguns fabricantes de luminárias estão desenvolvendo LEDs mais eficientes, o que leva a edificação mais perto de um projeto "à prova de futuro", mais verde, mais flexível. Entretanto, a terceira alternativa ainda possui um custo elevado e falta padronização de mercado. Leia artigo Quarta Geração de Iluminação Elétrica: O Fim do Quadro Elétrico

O custo desta alternativa pode ultrapassar o dobro da anterior. O principal benefício é que teremos uma malha de sensores, em geral dois ou três sensores (temperatura, iluminação e movimento) por luminária, que ajuda a mapear o que está acontecendo na edificação e, portanto, reduz ainda mais o consumo de energia, colabora com o sistema de segurança, e envia informações de ocupação dos ambientes. Apesar de apresentar algumas vantagens que não temos na alternativa anterior, resta saber se o benefício vale o acréscimo de custo a ser pago.

Uma das vantagens da automação é fornecer flexibilidade à edificação, capacidade de se comportar de diferentes formas, inclusive coletando não só parâmetros de máquinas (medidores e sensores), mas também dos humanos (indicadores de opinião dos usuários da edificação), que alimentarão o cérebro da automação para transformar a edificação em um ambiente mais agradável, útil e econômico.

De qualquer forma, a pergunta não deve ser respondida de pronto. É um assunto a ser pensado juntamente com o proprietário.

A Internet das coisas médicas e a rede interna

Qual a relação entre a IOT (Internet Of Things), ou Internet das coisas, a medicina e a rede interna de comunicação de uma edificação?

IOT é a denominação de uma rede de comunicação de dados em que dispositivos, sensores, processadores e atuadores, se comunicam sem fio, entre si e com outros pontos de acesso em rede como os Access Points da rede WiFi. 

Sem entrar no mérito se o nome traduz corretamente o que "IOT" significa, sabemos que a Internet é apenas um recurso que pode ser alcançado pelos dispositivos da rede interna da edificação, com ou sem IOT.

Mais popularmente, IOT é um sistema de comunicação, principalmente entre "coisas pequenas", como: celular com o relógio de pulso, sensor de pressão preso ao corpo com o celular,  etc, que podem também ter acesso à rede WiFi da edificação e, portanto, ganhar o mundo via Internet.

Conceitos como "casa inteligente", "loja inteligente", "cidade inteligente", "veículos conectados", "automação residencial", "BAN" (Body Area Network) ou rede de comunicação corporal, sensoriamento de indicadores da saúde, sensoriamento da atividade do corpo, estão intimamente ligados ao conceito genérico de IOT, obviamente, uma vez que vários dispositivos devem se comunicar.

Já há algum tempo em que se fala que a IOT vai transformar a sociedade. Especialmente, a medicina, tem muito a ganhar com essa onda, e todos nós agradecemos.

Atualmente há uma total dependência do paciente em se deslocar até as edificações médicas para consulta, diagnóstico e tratamento.

Dispositivos presos aos corpos dos pacientes, com capacidade de monitoramento, processamento e comunicação, já são uma realidade.

Por exemplo, um dispositivo fabricado pela Quell (https://www.quellrelief.com), ilustrado na figura, que se instala no corpo, associado ao seu aplicativo próprio para smartfone, executa sessões de terapia neurológica para combater dores crônicas associadas a doenças diversas, tais como diabetes, por meio de estímulos neurológicos intensivos em alta frequência (entre 50 e 100 Hz). 

Segundo o fabricante,  a eletroterapia envia estímulos à medula espinhal, cujo efeito analgésico bloqueia a dor e provoca alívio generalizado, não apenas em uma parte específica do corpo, inclusive durante o sono. O dispositivo corporal se comunica com o smartfone normalmente por BLE (Bluetooth Low Energy). O aplicativo instalado no smartfone controla as sessões eletroterápicas, coletando indicadores corporais, ajustando a intensidade, etc, que podem ser compartilhados pela rede WiFi da edificação ou mesmo via conexões 3G/4G, para monitoramento remoto do paciente.

Outros dispositivos executam funções de forma programada, monitorada e controlada, como os monitores de glicose, aplicadores de insulina para diabéticos, sensores de queda para idosos e até desfibriladores automáticos para portadores de deficiência cardíaca com risco de infarto.

Quanto à comunicação entre o dispositivo e nosso aparelho celular, que faz parte da BAN ou rede de comunicação corporal, tende a ser via BLE, também conhecida por Bluetooth Smart, protocolo que opera na faixa de 2,4 GHz, com taxa de transmissão de até 1 Gbps e alcance até 20 metros. Presente na maioria dos smartfones juntamente com o Bluetooth comum, o BLE possui estratégia de transmissão de dados diferente do Bluetooth comum, inclusive com menor demanda de potência.

Nos ambientes hospitalares, onde a  banda de 2,4 GHz é também ocupada pelos rádios da rede WiFi, é preciso atenção no projeto para evitar interferências. O aspecto "segurança" deve ser levado em consideração no projeto, podendo ser reforçado com medidas adicionais.

A comunicação sem fio, característica básica da IOT, pode lançar mão de outros protocolos. Em especial temos o NFC (Near-Field Communication), ou comunicação em campo próximo, cujo alcance vai até 10 cm. Sua aplicação é distinta do BLE. No caso da rotina hospitalar, serve para coletar dados aproximando o leitor, que pode ser um celular, do dispositivo corporal preso ao corpo do paciente, podendo ainda apresentar resultados, processados pelo aplicativo, em função desses dados, agilizando sobremaneira o atendimento. 

Este protocolo também é interessante para transferência de dados gerais entre dispositivos, apenas pela aproximação deles, como um pagamento, por exemplo, com segurança, desde que nenhum outro dispositivo esteja a menos de 10 cm dos dois dispositivos em comunicação.

A possibilidade de comunicação entre esses pequenos dispositivos e a rede interna da edificação, saindo para a Internet, é que muda tudo. A possibilidade de monitoramento e diagnóstico remoto, em tempo real, permite um grande avanço, tanto na medicina preventiva como no tratamento de doenças crônicas, levando boa parte dos pacientes do hospital para casa.

Uma edificação, erguida para servir por um tempo de 50 anos ou mais,  deve estar equipada com uma rede interna capaz de atender as demandas de IOT para, no mínimo, os próximos 15 anos sem precisar de qualquer alteração de sua infraestrutura e estar preparada para sofrer modificações e ampliações nos próximos 50 anos, mas que sejam minimamente invasivas.

A afirmação do parágrafo anterior é válida para qualquer tipo de edificação, entretanto, como um hospital é muito mais sensível a obras em seu interior e essas obras devem ser evitadas a todo custo, é bom começar com um projeto adequado da sua rede interna de  comunicação, que considere, entre outros aspectos, a massificação do uso de IOT.

A conclusão é que IOT, na forma mais avançada que possamos imaginar hoje, apesar de parecer futurismo, é uma realidade quando se fala em projeto de rede interna. A tendência de vestirmos esses pequenos dispositivos que querem se comunicar com seus controladores e monitores humanos, para o nosso bem, espero, é nítida.