Prova de Conceito
Histórico de Versões
| Data | Responsável(eis) | Descrição | Versão |
|---|---|---|---|
| 05/05/2024 | Paulo Gonçalves | Adicionado a POC de Software, Estrutura | 0.1 |
| 05/05/2024 | Paulo Gonçalves e Rafael Berto | Ajustes propostos no merge request | 0.2 |
| 05/05/2024 | Renan Girão | Ajustes propostos no merge request | 0.3 |
| 07/05/2024 | Felipe Andrade | Ajustes na formatação e numeração das figuras | 0.4 |
| 20/06/2024 | Matheus Costa | Correções gerais no documento | 1.0 |
POC Da Estrutura
A estrutura foi elaborada de acordo com a necessidade do nosso produto de fazer com que os grãos do silo não fiquem úmidos, para isso deve-se secá-los com o ar quente. No projeto, há um motor que faz o ar passar por uma resistência. O objetivo é fazer com que os grãos atinjam a temperatura de cerca de 48°C (321K), sendo recomendado não ultrapassar esse valor.
Para verificar o vídeo de demonstração do teste da temperatura máxima basta clicar aqui.
A estrutura da prova de conceito é delineada nas seguintes seções:
Figura 1: Modelo completo 3D
Fonte: Autor
Figura 2: Simulação do ar passando da haste para o silo
Fonte: Autor
Foi realizada uma simulação da haste dentro do silo de modo que este foi simulado como um meio poroso, os quais são necessários os valores de porosidade (Zhang, Ghaly, & Li, 2012), no valor de 0,58. Além disso, para a simulação foram utilizados os dados de velocidade de entrada e de temperatura calculados analiticamente.
A geometria da simulação foi simplificada em duas regiões, uma referente à haste com o material selecionado sendo o ar e outra referente à parte do silo em que estão localizados os grãos. A transição do ar quente para os grãos, na simulação, acontece como se toda a haste tivesse orifícios que permitem a passagem do ar para os grãos, assim, toda a parte da região de ar pode fluir para a região porosa.
Figura 3: Geometria utilizada na simulação
Essas regiões foram seccionadas em quatro partes simétricas, a fim de que a simulação ocorra com menos exigência computacional e possa permitir uma maior precisão nos resultados, visto que dessa forma podemos contornar o problema da licença estudantil do software utilizado não permitir uma precisão tão boa quando utilizadas geometrias grandes.
Após a definição da geometria, foi implementada uma malha que respeitasse o limite da versão estudantil do software utilizado. O limite estudantil é de 1 milhão de elementos, mas foram utilizados 892.143 elementos.
Figura 4: Malha utilizada na simulação
Com a geometria e a malha feita, foram escolhidas as condições de contorno já apresentadas, com o ar entrando pela haste a uma temperatura de 333 K, passando pelo silo inicialmente a uma temperatura de 300 K.
Figura 5: Condições de Contorno
POC De Software
A avaliação do software foi conduzida conforme a arquitetura estabelecida (que se encontra mais detalhada no documento de arquitetura de software) e, por meio de algumas simulações, resultou nos seguintes painéis e processos operacionais:
Figura 6: Painel EMQX
Fonte: Elaborado pelo autor em EMQX
A Figura 6 apresenta as conexões dos sensores, utilizando a comunicação MQTT (Message Queuing Telemetry Transport).
Figura 7: Painel de Conexões EMQX
Fonte: Elaborado pelo autor em EMQX
A Figura 7 apresenta um resumo do número de sensores atualmente conectados ao broker MQTT.
Figura 8: Painel de Mensagens EMQX
Fonte: Elaborado pelo autor em EMQX
A Figura 8 fornece um resumo da quantidade de mensagens enviadas pelos sensores, bem como a quantidade de bytes enviados.
Figura 9: Painel de Conexão EMQX com Kafka
Fonte: Elaborado pelo autor em EMQX
A Figura 9 exibe a conexão com o Kafka e as métricas relacionadas, como o número de mensagens enviadas para processamento, a quantidade de envios com sucesso, falha e as tentativas de reenvio.
Figura 10: Armazenamento de Mensagens Kafka no Minio
Fonte: Elaborado pelo autor em Minio
A Figura 10 apresenta as mensagens dos sensores sendo persistidas no Minio para processamento em lote em etapas posteriores.
Figura 11: Fluxo de Processamento no Airflow
Fonte: Elaborado pelo autor em Airflow
A Figura 11 mostra o esquema de um pipeline para processar os dados persistidos no Minio, tornando-os disponíveis para o software de visualização, o Metabase.
Figura 12: Dados Processados no Postgres
Fonte: Elaborado pelo autor em Postgres
A Figura 12 apresenta uma tabela no PostgreSQL que armazena os dados processados pelo Airflow e os disponibiliza para o Metabase para visualização.
Figura 13: Exemplo de Painel no Metabase
Fonte: Elaborado pelo autor em Metabase
Por fim, a Figura 13 traz uma visualização de como os dados coletados estariam dispostos na interface do Metabase.