Sensor óptico distribuído e não destrutivo para detecção, classificação e aferição de peso e velocidade de veículos automotores

Abstract

Medidas de velocidade de veículos automotores em bandas de rodagem são, frequentemente, afetadas por erros de medição intrínsecos ou provenientes de fatores externos. Com o desenvolvimento das cidades inteligentes e o avanço da aplicação de tecnologia óptica em sensores, observou-se, nos últimos anos, o surgimento de diversas técnicas para aferição de peso e velocidade e outros parâmetros relacionados ao monitoramento de tráfego baseados em fibras ópticas. Este trabalho descreve o desenvolvimento de um sistema óptico para detecção, classificação e aferição de peso e velocidade de veículos automotores, em vias de faixa única, utilizando fibra óptica. O sensor de fibra óptica distribuído é instalado sobre o asfalto, não sendo necessário destruir o pavimento. A fim de atingir o objetivo de desenvolver um sensor óptico não destrutivo para monitoramento de tráfego foram realizados testes, em laboratório e em campo, que possibilitaram a análise da sensibilidade da fibra a uma determinada massa e às vibrações causadas no ambiente ao redor da mesma. A partir dos níveis de tensão elétrica detectados pelo fotodiodo e tratados e armazenados em um sistema embarcado, foi possível detectar a presença do veículo que passa pela fibra sensora e, a partir dos níveis de variação e intervalo de tempo entre as detecções estimou-se o peso e a velocidade. Com base nas faixas de peso de cada veículo, o tipo de veículo pode ser determinado, permitindo assim, sua correta classificação. Com o intuito de apresentar um sistema capaz de monitorar o tráfego remotamente e em tempo real, foi desenvolvida uma interface gráfica de website, hospedada em um servidor web, para disponibilizar acesso remoto e em tempo real dos dados obtidos pelo sensor. O processo de desenvolvimento do sistema de detecção, classificação e medição de peso e velocidade de veículos retornou resultados satisfatórios acerca de sensoriamento distribuído por fibra óptica. Os resultados mostraram uma boa relação entre a magnitude do peso aplicado e o sinal óptico de saída em termos de intensidade do sinal. Para medição de peso, o sensor apresentou boa precisão com erros de medição entre e 0,35 e 2,5 % e R2 de 94,8 %. Para detecção, o sensor apresentou grande sensibilidade à presença de massa, os níveis de variação que garantem a confiabilidade da detecção são, em média, 3 vezes maior que a variação padrão do sinal devido a vibrações externas. Para aferição de velocidade observou-se boa relação entre os valores de veloci