Processamento digital de sinais de vibração adquiridos com hardware dedicado e visualização científica com localização geográfica

Abstract

Este trabalho propõe através de processamento sinais um sistema eletrônico dedicado para monitoração de vibração de corpo inteiro no transporte viário. A análise terá por base diferentes tipos de sinais a serem adquiridos e relacionados, tais como sinais de acelerômetros, sensores de pressão e dados de localização geográfica. Diversos tipos de trabalhadores são expostos a vibração de corpo inteiro durante horas. Tendo em vista que essa exposição pode causar problemas à saúde, existem normas de trabalho para proteger o trabalhador destas condições e garantir-lhes seus direitos. Sendo assim, existem dispositivos eletrônicos capazes de fazer medidas dessas doses de vibração e enquadrá-las a estas normas. O objetivo desse trabalho, primeiramente, é avaliar os dispositivos comerciais atuais para o transporte viário. Por meio desse estudo é possível verificar que estes aparelhos apresentam algumas limitações, como frequência de aquisição baixa, alto custo, bateria de pouca duração, ausência de interface de captura de sinais automática, pouca memória interna, entre outras. Portanto, juntamente com outro aluno e pesquisadores também da Universidade de Brasília, foi desenvolvido um novo aparelho de medição, análise e visualização desses sinais. Ele utiliza uma placa Arduino que captura os sinais e um Raspberry PI para processamento embarcado. O sistema proposto tem algumas características importantes como: é modular, compacto, de baixo custo, com taxa de amostragem na ordem de centenas de hertz, sistema de detecção de exposição por meio de um sensor de pressão a ser acoplado ao banco do motorista, sistema de localização geográfica baseada em GPS, processamento de sinais embarcado, display com indicador online, sistema de gravação de dados em cartão de memória, além de poder ter medição de velocidade e módulo de comunicação sem fio. E finalmente serão desenvolvidos, por técnicas de processamento de sinais, o cálculo de doses de vibração baseados nas normas vigentes. O cálculo de doses é feito de forma embarcada e teve que contar com o desenvolvimento de filtros presentes nesse tipo de cálculo. Foram feitos diversos experimentos para validação, neles foram obtidas todos os valores de exposição de doses, tanto parciais como resultantes (VDVexp e VDVR) e acelerações médias resultantes, parciais e normalizadas (amr, arep e aren), juntamente com as localizações geográficas, gerando tabelas. O sistema pode ser útil para outras aplicações possíveis no futuro como na área da construção cívil, esportes, identificação da condição de estradas, outros meios-de-transporte, estudo de ruídos, trabalhos laboratoriais, entre outros. O projeto ainda tem alguns aspectos a melhorar, como na taxa de transmissão de dados e confecção de uma PCI, porém apresentou um bom resultado esperado.