IoT e as Cidades Inteligentes

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INTERNET DAS COISAS 
AULA 4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Marcelo dos Santos Moreira 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
Há uma grande expectativa de que a implantação dos serviços 
inteligentes incentive o desenvolvimento de novas tecnologias necessárias para 
enfrentar desafios emergentes da saúde pública, do envelhecimento da 
população, da proteção ambiental e mudança climática, da conservação de 
energia e materiais escassos, da melhoria da segurança pública e da 
prosperidade econômica. E as tecnologias IoT têm papel fundamental no avanço 
dessas soluções. 
Iniciaremos esta aula apresentado as smart cities como integradoras das 
infraestruturas urbanas e como a IoT pode auxiliar o planejamento urbano 
efetivamente voltado às necessidades dos cidadãos. Além disso, trataremos dos 
sistemas de transportes inteligentes e como eles podem se tornar capazes de 
oferecer maior segurança, mobilidade e conveniência às transações e serviços. 
Seguindo adiante, apresentaremos os serviços inteligentes de saúde e as 
eficientes formas de controle e monitoramento de pacientes em tempo real por 
meio dos dispositivos médicos implantáveis – DIM. Por fim, trataremos das redes 
inteligentes de geração e distribuição de energia elétrica, de gás e de água, que 
utilizam dispositivos interconectados. Esses serviços são considerados um dos 
pilares fundamentais das cidades inteligentes, garantindo uma área urbana mais 
sustentável e mais saudável para os cidadãos. 
CONTEXTUALIZANDO 
A automação e o gerenciamento de organizações com alto capital 
investido exigirão uma significativa transformação face à intensificação da IoT. 
Muitos modelos de gerenciamento de produtos e recursos têm oferecido 
soluções de alto custo e baixa conectividade e desempenho. Tudo isso tende a 
mudar com a entrada no mercado de novos sistemas de alto desempenho 
capazes de suportar a conectividade à internet e à nuvem, bem como gerenciar 
de forma preditiva os recursos. Novos modelos de computação em nuvem, 
análises e tecnologias de agregação permitem a aplicação de análises de forma 
mais abrangente, transparente e de baixo custo a esses recursos. Como 
resultado, aumenta-se o potencial de transformar radicalmente produtos, canais 
e modelos de negócios das organizações. Isso criará disrupções nos negócios e 
oportunidades em todos os segmentos. Surgirá a oportunidade de as 
 
 
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organizações reverterem os modelos de negócios já estabelecidos de forma a 
responder de forma célere às necessidades dos clientes, como também 
aumentar sua participação em setores que não podem ser atendidos 
economicamente com as ofertas atuais: cidades inteligentes, mobilidade, redes 
inteligentes de serviços públicos, veículos inteligentes, serviços médicos 
inteligentes etc. 
Nesse contexto, a IoT tem muito a contribuir com as arquiteturas 
baseadas nos serviços inteligentes, garantindo a pronta entrega de informações 
sob demanda, aplicando maior grau de inteligência para operar, aplicar políticas, 
monitorar e se autorrecuperar quando necessário. Tudo isso acontece por meio 
de interações seguras e contínuas e da cooperação de sistemas inteligentes 
baseados em infraestruturas de comunicação heterogêneas. 
TEMA 1 – SMART CITIES, MOBILIDADE, SERVIÇOS PÚBLICOS E 
INFRAESTRUTURAS IOT URBANAS 
A densidade populacional urbana tende a aumentar significativamente 
nas próximas décadas, resultando em cerca de 2/3 da população mundial 
vivendo nas grandes cidades (Cunha et al., 2016, p. 20). Os territórios urbanos 
necessitam, desde já, adaptar-se a essa explosão populacional, de modo a 
garantir uma qualidade de vida que corresponda às expectativas dos cidadãos, 
preservando sua atratividade econômica e turística. A otimização dos recursos, 
os serviços aos cidadãos, o transporte e a assistência médica são alguns dos 
principais problemas que precisam ser discutidos e implementados. 
1.1 Smart cities 
Temos observado o claro desenvolvimento de corredores urbanos criando 
megacidades. Esse fenômeno exigirá a evolução das cidades no sentido de 
utilizarem os chamados recursos inteligentes: economia inteligente, edifícios 
inteligentes, mobilidade inteligente, energia inteligente, TI inteligente, 
planejamento inteligente, cidadão inteligente e governança inteligente (União 
Europeia, 2013 citada por Benicio, 2018, p. 142). As operações cotidianas e a 
criação de estratégias de desenvolvimento das cidades inteligentes se darão, 
necessariamente, por meio do uso da IoT. Assim, as cidades e seus serviços 
representam uma plataforma ideal para as pesquisas da IoT. 
 
 
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Smart city é aquela capaz de monitorar e integrar as condições de todas 
as suas infraestruturas críticas, incluindo estradas, pontes, túneis, ferrovias, 
metrôs, aeroportos, portos, comunicações, água, energia e até grandes edifícios, 
visando otimizar a aplicação de seus recursos, planejar suas atividades de 
manutenção preventiva e monitorar a segurança (Cunha et al., 2016, p. 28). Tudo 
isso com foco na maximização dos serviços, tornando-os “mais sustentáveis, 
inteligentes e eficientes nas esferas: social, ecológica, política e econômica” 
(Benicio, 2018, p. 142). Sistemas avançados de monitoramento e sensores 
inteligentes integrados permitem que dados sejam coletados e avaliados em 
tempo real, aprimorando a tomada de decisão da administração municipal. 
Em longo prazo, os sistemas das cidades inteligentes terão condições de 
monitorar suas próprias condições e executar o autorreparo, conforme as 
necessidades do momento. O ambiente físico, o ar, a água e as áreas verdes 
serão monitoradas de maneira não invasiva para se obter um melhor ambiente, 
com mais qualidade de vida e de trabalho: limpeza, eficiência e segurança. 
1.2 Mobilidade inteligente 
De forma geral, os estudos contemporâneos sobre mobilidade se 
concentram na busca da melhoria das condições de tráfego de uma cidade. No 
entanto, os aspectos relativos à mobilidade em uma cidade inteligente não 
devem estar restritos apenas aos problemas de tráfego. A atenção especial ao 
tráfego é resultado do processo de expansão das cidades, o qual resultou em 
uma cidade estruturada policêntrica com ligações descentralizadas, dispersas e 
fragmentadas. Essa mudança acompanha uma maior dependência do veículo 
particular, devido ao aumento das distâncias e à escassez do transporte público 
em áreas de baixa densidade populacional (Leite, 2009, p. 80). 
A importância da mobilidade e seu impacto em outros pilares de uma 
cidade inteligente, como sustentabilidade, economia e moradia, tornam essa 
questão vital para cidadãos e governos municipais. Uma diferença entre 
mobilidade e mobilidade inteligente é a acessibilidade do público às informações 
em tempo real, a fim de economizar tempo e melhorar as condições de viagem, 
economizar dinheiro e reduzir as emissões de CO2, além de conectar e orientar 
os modais de transporte para melhorar os serviços e fornecer informações aos 
cidadãos (Benicio, 2018, p. 143). Assim, mobilidade inteligente é a base da 
transformação inteligente das cidades. 
 
 
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1.3 Serviços públicos e infraestruturas urbanas 
O conceito de cidades inteligentes exige visibilidade em tempo real de 
todos os aspectos da vida urbana. Uma forma de se conseguir isso é por meio 
do uso das redes sem fio de grande amplitude, que permite a conectividade entre 
uma vasta rede de dispositivos IoT, como sensores e medidores inteligentes de 
geração de dados heterogêneos. A análise dessas informações permite uma 
tomada de decisão eficaz, orientada por dados, e o aprimoramento do 
gerenciamento dos diversos recursos e serviços públicos da cidade (Cunha et 
al., 2016, p. 231). 
As cidades inteligentes baseadas em IoT estão revolucionando o 
planejamento urbano no sentido de facilitar a vida dos cidadãos por meio do 
aumento da eficiência, da qualidade e da acessibilidade dos serviçospúblicos. 
Cunha et al. (2016, p. 25) citam que exemplos disso são os aplicativos 
conectados a soluções de IoT: 
• Transporte público inteligente: coleta e análise dos dados de transporte 
público pela IoT e, a partir disso, tomada de decisões que resulte na 
redução de atrasos, otimização de rotas e horários, predição e 
agendamento de manutenções, além de aumentar a confiabilidade do 
serviço de transporte público. 
• Tráfego inteligente: utilização de sensores IoT para monitorar o fluxo de 
veículos e pedestres a fim de controlar o tráfego e otimizar dinamicamente 
as rotas. Atualizações em tempo real e alertas para os motoristas sobre 
atrasos podem, também, diminuir sensivelmente o tempo de viagem – 
economia de tempo e dinheiro. 
• Estacionamento inteligente: evita a perda de tempo ao procurar vagas 
de estacionamento, diminuindo desperdícios de combustível e emissões 
de gases. A implantação de sensores inteligentes em estacionamentos e 
parquímetros permite que os motoristas se dirijam diretamente à vaga 
disponível mais próxima e a opção de pagamento mais conveniente. 
• Sinalização inteligente: IoT para a emissão de notificações e avisos em 
tempo real com a situação do local – atualizações meteorológicas e de 
tráfego, anúncios personalizados e notícias sobre eventos na cidade. 
Como podemos observar, as tecnologias de IoT impactam positivamente 
a vida urbana, oferecendo melhor qualidade de vida e mais sustentabilidade. 
 
 
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TEMA 2 – MOBILITY 4.0, GESTÃO DE INOVAÇÕES DE TECNOLOGIAS 
EMBARCADAS, VEÍCULOS E VIAS INTELIGENTES 
A conexão de veículos à internet gera uma infinidade de novas aplicações 
visando facilitar e proteger os sistemas de transporte. Nesse sentido, podemos 
identificar uma forte tendência para aplicações inteligentes de mobilidade e 
transporte, com a criação de novos ecossistemas móveis baseados em 
confiança, segurança e conveniência para serviços móveis e aplicativos de 
transporte (Nobre, 2015, p. 208). 
Representar o comportamento humano no projeto, desenvolvimento e 
operação de sistemas em veículos autônomos é um grande desafio. A 
incorporação de considerações sobre o ser humano é essencial para segurança, 
confiabilidade e previsibilidade. Atualmente, existe um entendimento limitado de 
como o comportamento de um motorista humano será afetado por sistemas de 
controle de tráfego adaptativo. Ou seja, qual será sua postura diante de um 
tráfego misto – veículos conduzidos por humanos e veículos autônomos. 
O aumento dessa integração exige medidas de segurança que não são 
físicas, mas sim lógicas, pois, à medida que os sistemas de tráfego inteligentes 
se tornam mais complexos, as interações entre os componentes IoT aumentam. 
A proteção e a segurança continuarão sendo de suma importância. 
2.1 Tecnologias embarcadas 
A IoT como parte inerente do sistema de controle e gerenciamento de 
veículos possui, atualmente, diversas funções técnicas dos sistemas de bordo 
dos veículos, os quais permitem seu monitoramento em tempo real pelo centro 
de serviços, podendo oferecer manutenção preventiva e diagnóstico e suporte 
remotos. Para esse fim, os dados dos sensores de bordo são coletados por uma 
unidade inteligente de bordo e comunicados via internet ao centro de serviços 
(Magrani, 2018, p. 163). 
Os elementos técnicos de tais sistemas são telefones inteligentes e 
unidades a bordo dos veículos inteligentes, que coletam dados: 
• do usuário: posição, destino e horário; 
• dos sistemas a bordo: situação do veículo, posição, perfil do uso de 
combustível, perfil de dirigibilidade etc. 
 
 
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A partir disso, ocorrem interações com sistemas externos – sistemas de 
controle de tráfego, gerenciamento de estacionamento, gerenciamento de 
compartilhamento de veículos, infraestrutura de carregamento de veículos 
elétricos etc. (Martinez, 2011, p. 12). O conceito de IoT embarcada em veículos 
é um grande passo para futuras aplicações inteligentes de transporte e 
mobilidade e requer a criação de novos ecossistemas móveis baseados em 
confiança, segurança e praticidade dos serviços móveis e aplicativos de 
transporte. 
Os sensores inteligentes na infraestrutura do controle de tráfego têm a 
função de coletar informações sobre a situação das vias, das condições de 
tráfego, climáticas etc. Isso requer sensores e acionadores robustos, capazes de 
fornecer informações confiáveis aos sistemas (Martinez, 2011, p. 16). Essa 
comunicação confiável precisa se basear em protocolos de comunicação que 
considerem o tempo, a segurança e as restrições de proteção. Essa grande 
quantidade de dados exigirá sofisticadas estratégias de mineração de dados. A 
otimização do fluxo de tráfego e do uso de energia pode ser alcançada pela 
organização coletiva entre os veículos. É de extrema importância a padronização 
e a universalização dos protocolos e das interfaces, permitindo, assim, uma 
saudável competição entre os fornecedores dessas tecnologias. 
Outro importante aspecto a ser considerado diz respeito à privacidade das 
pessoas. Ao lidar com informações relativas a localização, destino, horário e 
hábitos das pessoas, as tecnologias citadas devem assegurar não apenas os 
meios de comunicação protegidos, mas também os procedimentos que 
garantam o anonimato dos dados sensíveis. 
2.2 Veículos e vias inteligentes 
A IoT propicia um eficiente gerenciamento e controle de tráfego ao permitir 
que os veículos se organizem a fim de evitar engarrafamentos e otimizar o uso 
de combustível. Isso pode se dar por meio da coordenação e cooperação da 
infraestrutura do sistema de controle e gerenciamento de tráfego de uma cidade 
inteligente. Além disso, a comunicação mútua entre os veículos e a infraestrutura 
permitem novos métodos que aumentam consideravelmente a segurança do 
trânsito, contribuindo, assim, para a redução do número de acidentes de trânsito 
(Bencke; Perez; Armendaris, 2017, p. 82). 
 
 
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Outro importante aspecto a ser considerado no transporte inteligente é a 
IoT no cenário multimodal, no qual, com base na situação momentânea do 
tráfego, diversas soluções podem ser adotadas, como a combinação de veículos 
individuais, o compartilhamento de veículos, ferrovia e sistemas de passageiros. 
Para permitir o uso contínuo e a disponibilidade desses elementos, faz-se 
necessária uma eficiente interação dos veículos com os sistemas de 
gerenciamento de tráfego de cidades inteligentes. 
Os desafios da direção autônoma giram em torno da interação entre um 
veículo e o ambiente baseado em IoT – sensores, acionadores, comunicação, 
processamento, troca de informações etc., considerando também os sistemas 
de monitoramento das rodovias que combinam a localização e as condições de 
dirigibilidade (Bencke; Perez; Armendaris, 2017, p. 86). Deve-se contemplar um 
sistema de planejamento misto, capaz de permitir o tráfego eficiente nas rodovias 
e manobras seguras em áreas abertas e estacionamentos, além do 
desenvolvimento de um mecanismo comportamental capaz de seguir as regras 
de trânsito ou inclusive evitá-las quando necessário. 
Segundo Auer et al. (2016, citados por Bencke, Perez e Armendaris, 2017, 
p. 88), atualmente, os veículos autônomos estão na fase de protótipos, com o 
pleno desenvolvimento dos chips automotivos, os quais têm como principal 
função ajudar os veículos a entender o ambiente ao seu redor por meio da 
detecção de pedestres, semáforos, colisões, motoristas assonados e marcações 
nas faixas das rodovias. Inicialmente, essas tarefas estão sendo pensadas para 
situações de ajuda ao motorista em circunstâncias emergenciais, ainda não 
vistas como soluções de plena condução autônoma de um veículo. Mesmo 
assim, representam um significativo passo para uma mudança gradual em 
direção aos veículos controlados por computador. 
TEMA 3 – SMART HEALTH E O CONTROLE E MONITORAMENTO DE 
PACIENTES EM TEMPO REAL 
Devido ao aumento da longevidade dapopulação e a significativa 
elevação dos custos da assistência médica hospitalar, governos e iniciativa 
privada passaram a reconhecer a importância da criação de sistemas de saúde 
mais eficientes (Cunha, 2016, p. 31). Diversas pesquisas têm sido realizadas no 
sentido de se desenvolver a convergência dos serviços de saúde: análise de 
dados, da em rede – com e sem fio –, sistemas embarcados e segurança da 
 
 
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informação. Aliados às tecnologias citadas, surgem em destaque os dispositivos 
médicos implantáveis – DMI, os quais têm por função facilitar a prevenção não 
invasiva, o diagnóstico precoce e o tratamento contínuo de saúde das pessoas 
(Irnich, 2002; Parvizi; Woods, 2014 citados por Moreira, 2014, p. 6). 
A rápida proliferação das tecnologias IoT e a adoção de novos paradigmas 
de computação e rede – nuvem – têm possibilitado o desenvolvimento de 
sistemas compostos por vários dispositivos heterogêneos de detecção e 
computação. Assim, foram revolucionados os serviços de saúde, 
proporcionando a substituição dos sistemas médicos hospitalares tradicionais 
por sistemas baseados em DMI conectados à internet, criando, assim, uma nova 
era da saúde inteligente – smart health. 
Benites (2016, p. 108) descreve que smart health trata, além do uso 
clínico, também da utilização de DMI para coletar, armazenar e processar vários 
tipos de dados fisiológicos durante as atividades cotidianas de uma pessoa. Os 
sistemas de saúde inteligente podem contar com a conectividade sem fio e com 
os recursos externos – armazenamento em dispositivos próximos ou na nuvem 
– para informar ao médico sobre as condições de saúde de um paciente. Dessa 
forma, podemos compreender que a assistência médica inteligente é baseada 
em uma abordagem proativa de detecção precoce e até mesmo a prevenção de 
doenças. Permite, também, que médicos deem toda a assistência a seus 
pacientes em seu próprio ambiente doméstico, onde podem ser monitorados 
continuamente por meio de vários dispositivos IoT conectados à internet, 
resultando na redução da necessidade de internações e dos custos com saúde, 
além de melhorar a qualidade de vida dos pacientes. 
Atualmente, o mercado de dispositivos de monitoramento da saúde é 
caracterizado por soluções específicas de aplicativos que não são interoperáveis 
entre si e são compostas por diferentes arquiteturas. A IoT se apresenta como 
uma eficiente solução para os tratamentos clínicos, nos quais os pacientes 
hospitalizados que requeiram maior atenção podem ser constantemente 
monitorados por métodos não invasivos e controlados pela IoT. Isso se dá por 
meio de sensores de coleta de dados fisiológicos, de gateways e da nuvem, onde 
ocorrem a análise e o armazenamento dessas informações para, logo em 
seguida, enviar os dados analisados aos profissionais de saúde para 
conhecimento e eventuais revisões. 
 
 
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Essas técnicas aumentam consideravelmente a qualidade do 
atendimento: atenção constante e redução do custo. Assim, torna-se quase que 
desnecessária a presença de um profissional no processo de coleta e análise 
dos dados. As soluções IoT podem ser usadas para capturar os dados de saúde 
do paciente com segurança por meio de uma enorme variedade de sensores, 
para aplicar algoritmos complexos de análise de dados e para compartilhá-los 
de forma muito rápida com médicos que podem analisá-los e fazer as 
recomendações cabíveis (Benites, 2016, p. 36). 
3.1 Controle e monitoramento de pacientes em tempo real 
Os aplicativos IoT têm impulsionado o desenvolvimento de plataformas de 
implementação de sistemas de ambientes de vida assistida que têm por função 
oferecer serviços de assistência às atividades diárias, de monitoramento da 
saúde, de melhoria da segurança e da proteção, de acesso a sistemas médicos 
e de emergência, além de oferecer um rápido atendimento para os casos 
emergenciais. Tem por objetivo melhorar a qualidade de vida das pessoas que 
precisam de suporte ou monitoramento permanente, diminuir as barreiras no 
processo de monitoramento de importantes parâmetros de saúde, reduzir custos 
e evitar esforços desnecessários em assistência médica, além de fornecer todo 
o suporte médico no momento necessário (Cunha, 2016, p. 67). A IoT 
desempenha papel importante nos aplicativos de assistência médica, desde o 
gerenciamento de doenças crônicas até a prevenção de doenças. 
Existem diversos desafios quanto à infraestrutura tecnológica, aos 
processos especializados na interseção entre o controle e a detecção, à 
agregação de sensores e à tomada de decisão e na segurança. De forma geral, 
os equipamentos médicos proprietários não foram projetados para a 
interoperação com outros dispositivos ou sistemas computacionais e necessitam 
de avanços nas redes e na comunicação distribuída. A interoperabilidade entre 
os sistemas parece ser a chave para o sucesso. Para Rocha et al. (2016, p. 165), 
a segurança de todo o sistema é uma questão crítica, pois a comunicação de 
dados dos pacientes é feita por redes de comunicação. Além disso, as 
tecnologias de controle e monitoramento de pacientes em tempo real precisarão 
ser projetadas para operar com a participação mínima do paciente. 
 
 
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TEMA 4 – SMART GRID E SMART UTILITIES: INTEGRAÇÃO DA GERAÇÃO E 
DISTRIBUIÇÃO E MODELOS DISRUPTIVOS 
Inegavelmente a tecnologia vem transformando o nosso modo de viver. 
No entanto, a modernização da rede elétrica, responsável por suprir toda a 
energia para as residências, escolas, locais de trabalho, hospitais etc., não tem 
acompanhado esse ritmo. Uma alternativa para o desenvolvimento do setor 
elétrico são as chamadas smart grids. 
Benicio (2018, p. 3) define smart grid, ou rede inteligente, como uma rede 
elétrica baseada em tecnologia digital usada para fornecer eletricidade aos 
consumidores por meio da comunicação digital bidirecional. Esse sistema 
permite o monitoramento, análise, controle e comunicação dentro de uma cadeia 
de suprimentos. Tudo isso tem por objetivo melhorar a eficiência, reduzir o 
consumo e o custo de energia e maximizar a transparência e a confiabilidade da 
cadeia de suprimentos de energia. A rede elétrica inteligente foi pensada com o 
intuito de solucionar as fraquezas das redes elétricas convencionais por meio de 
um intensivo monitoramento de suas operações. 
Benicio (2018) reforça que a IoT desempenha papel fundamental nas 
redes elétricas inteligentes, pois permite a transferência de dados entre os vários 
componentes do sistema com extrema eficiência. A prevenção de blecaute e a 
redução de energia são as principais aplicações da IoT em uma rede elétrica 
inteligente. A IoT, aliada às avançadas tecnologias de detecção, é essencial na 
redução dos impactos de desastres naturais, na melhoria da confiabilidade das 
linhas de transmissão de energia e na redução da perda de energia. Para que 
uma rede inteligente alcance uma conectividade de excelência entre os usuários 
e as aplicações, são necessários alguns componentes, tais como: sensores, 
medidores de energia inteligentes, inversores inteligentes para energia solar, 
controles de monitoramento da rede, alimentadores de subestações e interfaces 
de rede etc. Todos esses componentes devem funcionar de forma coletiva a fim 
de transferir dados com precisão e em tempo real (Benicio, 2018, p. 3-5). 
4.1 Geração e distribuição 
De modo geral, as redes de geração e distribuição de energia existentes 
operam sob forte pressão em função de diferentes necessidades do meio 
ambiente, consumidores e mercado, bem como das questões de infraestrutura 
 
 
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existentes. O atendimento dessas necessidades é urgente para impulsionar as 
atuais redes de geração e distribuição a expandir e aprimorar suas funções no 
sentido de se tornarem serviços inteligentes. Segundo Benicio (2018, p. 159), 
como resultados de pesquisas e desenvolvimento, os recursos inteligentes 
dessas redes têm firmado suasbases nos seguintes aspectos: 
• Digitalização: plataforma digital exclusiva para detecção, medição, 
comunicação, computação, controle, proteção, visualização e 
manutenção rápidas e confiáveis de todo o sistema. 
• Flexibilidade: capacidade de expansão futura com a penetração de 
tecnologias inovadoras, adaptabilidade a várias localizações geográficas 
e climas, estratégias de controles descentralizados entre subestações e 
centros de controle, compatibilidade entre os diversos padrões de 
operação de mercado, e capacidade plug-and-play de modo a garantir as 
atualizações necessárias de hardware e software. 
• Inteligência: autodiagnóstico do estado de operação da rede por meio 
das análises online em tempo real. A regeneração do sistema aumenta a 
segurança da rede por meio de esquemas coordenados de proteção e 
controle. 
• Resiliência: fornecimento de eletricidade aos consumidores de maneira 
segura e confiável em caso de falhas ou riscos externos/internos. Uma 
rápida autorrecuperação permite que a rede se reconfigure 
automaticamente e se recupere de ataques, desastres naturais, blecautes 
ou falhas dos componentes. 
• Sustentabilidade: a alta da demanda de eletricidade deve ser atendida 
com recursos energéticos alternativos e acessíveis, com a economia de 
energia por meio da tecnologia na entrega de eletricidade e na operação 
da rede, além de mitigar o congestionamento da rede. As tecnologias a 
serem empregadas devem ser menos poluentes, levando em 
consideração o meio ambiente e as mudanças climáticas. 
• Customização: o projeto da rede deve considerar as necessidades ao 
consumidor, sem a perda das funções e da interoperabilidade das 
operadoras. Deve também atender aos consumidores com mais opções 
de consumo de energia, proporcionando melhor relação qualidade X 
preço. 
 
 
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4.2 Smart utilities 
Smart utilities, ou serviços inteligentes, são a combinação dos serviços de 
energia – elétrica e gás – e de água que utilizam dispositivos IoT conectados à 
rede. Tais dispositivos têm por função coletar dados que, após analisados, 
permitem ações que resultem uma prestação de serviços mais eficiente e 
confiável (Monzoni; Nicolletti, 2015, p. 93). Smart utilities representam um dos 
pilares do conceito de cidades inteligentes, pois ajudam uma área urbana a ser 
mais sustentável, mais responsiva a fenômenos, tanto naturais como 
provocados pelo ser humano, além de mais saudável para os cidadãos. As 
operações das empresas de serviços públicos estão se tornando cada vez mais 
digitalizadas e inteligentes, capazes de coletar dados sobre o consumo dos 
consumidores e, consequentemente, praticar preços dinâmicos, gerenciar 
suprimentos e analisar as necessidades futuras de recursos. 
Os dispositivos IoT usados em uma smart utility incluem medidores 
inteligentes e equipamentos solares, permitindo compras de energia em tempo 
real, serviços de conexão e desconexão rápida, e monitoramento e economia de 
geração de energia (Monzoni; Nicolletti, 2015, p. 102). A partir desses serviços 
inteligentes, as empresas podem reduzir seus gastos com energia e as emissões 
de carbono, e adquirir mais energia de fontes renováveis. Dispositivos de IoT, 
como medidores inteligentes, permitem que as empresas de serviços públicos 
substituam as leituras manuais e faturamentos estimados por leituras 
automatizadas e exatas e faturamentos precisos. 
As concessionárias dos serviços de eletricidade, gás e água passam de 
um controle centralizado de produção e distribuição para sistemas híbridos 
distribuídos. Do ponto de vista das implicações financeiras, as oportunidades de 
reduzir custos e emissão de carbono são enormes. Os sistemas inteligentes de 
energia exigirão computação distribuída e o gerenciamento remoto de 
dispositivos, de forma a garantir integridade e a segurança dos dados no mais 
alto nível. Associado a tudo isso, está a IoT agindo no monitoramento remoto 
dos medidores, no controle de carga em tempo real e no gerenciamento 
dinâmico dos preços e da redes a fim de coibir o furto de eletricidade, melhorar 
o gerenciamento de voltagem, promover o rápido restabelecimento da energia 
por meio de uma tecnologia segura e centrada em dados. 
 
 
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TEMA 5 – SMART GRID E ENERGY 4.0, TECNOLOGIAS E NOVOS MODELOS 
DE NEGÓCIOS NA GERAÇÃO E DISTRIBUIÇÃO 
Aos poucos pode ser observada uma crescente conscientização dos 
governos quanto à necessidade da mudança de paradigma das políticas de 
fornecimento, consumo e infraestrutura de energia. Tudo indica que o 
suprimento futuro de energia não será mais baseado nos recursos fósseis. Por 
outro lado, a energia nuclear também não se apresenta como opção à prova do 
futuro. Partindo desse pressuposto, o suprimento de energia para o futuro 
precisa ser amplamente baseado em recursos renováveis. Além disso, cada vez 
mais as pessoas devem refletir sobre seu consumo de energia. 
Segundo Benicio (2018, p. 232), o suprimento de energia exige uma rede 
elétrica inteligente e flexível, capaz de reagir a flutuações de energia, controlando 
as fontes de energia elétrica (geração e armazenamento), a distribuição (carga 
e armazenamento) e a reconfiguração adequada, quando necessária. Todas 
essas funções podem ser executadas por dispositivos inteligentes em rede –
equipamentos eletroeletrônicos domésticos – e elementos da rede de 
infraestrutura, amplamente baseados nos conceitos de IoT. 
5.1 Energy 4.0 
Como temos visto, a IoT é a conexão de objetos do cotidiano do mundo 
físico à internet. A IoT tem por função transmitir inteligência aos dispositivos e 
equipamentos usando sensores e softwares conectados em rede pela internet. 
Fornecer acesso à energia limpa e a baixo custo à população se tornou uma 
prioridade global, e países do mundo todo estão desenvolvendo esforços para 
alcançar esse objetivo. A aplicação da IoT na energia pode revolucionar os atuais 
sistemas de energia na tarefa de atender às demandas globais de energia. 
Para Roy (2017, citado por Benicio, 2018, p. 233), o conceito de energia 
inteligente, ou Energy 4.0, significa a implementação de automação da rede 
inteligente, medição inteligente, microrredes, fontes renováveis de energia e 
integração de recursos de energia distribuída à rede, compartilhamento e 
negociação de energia por meio do desenvolvimento de tecnologia de plataforma 
de energia inteligente baseada em IoT, ou seja, uma nova forma de as empresas 
de energia e serviços públicos fazerem negócios, envolvendo seus clientes. A 
Energy 4.0 representa, então, uma revolução digital no setor de energia. 
 
 
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A IoT no contexto Energy 4.0 é representada por uma rede de dispositivos 
que podem se conectar, interagir e trocar dados entre si por meio de uma 
conexão via internet. Dos diversos serviços, destacamos: 
• Monitoramento online de linhas de energia: seu objetivo é resolver 
problemas de confiabilidade. As unidades de controle monitoram o 
sistema e usam os dados para lidar com as falhas da rede. 
• Medição inteligente: o principal componente das redes inteligentes. 
Envia de forma digital as leituras do medidor ao fornecedor de energia. 
Assim, as redes inteligentes podem detectar anomalias de uso e tomar as 
medidas necessárias remotamente. 
• Gerenciamento da eficiência energética: gerenciamento dos recursos 
energéticos baseado na demanda dos consumidores, ajustando a 
demanda dos picos de carga, reduzindo custo de operação e eletricidade, 
reduzindo a perda de energia e as emissões de gases de efeito estufa. A 
IoT coleta dados sobre a demanda de energia e os transfere para os 
medidores inteligentes. A unidade de controle modifica o cronograma de 
distribuição de energia de acordo com necessidades dos consumidores. 
• Integração de fontes de energia distribuídas: dispositivos IoT coletam 
dados por meio de sensores sem fio, os quais permitem a previsão da 
disponibilidade de energia futura,com suas possíveis flutuações. 
• Recarga de veículos elétricos: Agendamento de carregamento de 
energia para veículos elétricos. Os sensores coletam dados sobre o tipo 
de veículo elétrico, o estado da bateria, a configuração etc. 
5.2 Novos modelos de negócios na geração e distribuição 
Energy 4.0 apresenta oportunidades para as empresas estabelecerem 
novos modelos de negócios e estratégias sustentáveis de produção e 
fornecimento de energia. A demanda mundial de energia elétrica está em franco 
crescimento e tende a continuar a crescer nas próximas décadas. Assim, a 
infraestrutura de energia existente sofrerá um aumento considerável na carga. 
Segundo Reid (2010 citado por Benicio, p. 31-33), as redes de energia do 
futuro estão sendo pensadas para operar na forma de diversas fontes e usinas 
de energia de pequeno e médio porte distribuídas, porém com a capacidade de 
serem combinadas virtualmente. Além disso, no caso de falta de energia ou 
 
 
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desastres, certas áreas podem ser isoladas da rede e supridas por fontes de 
energia internas, tais como a energia fotovoltaica nos telhados, usinas de calor 
e energia em bloco ou armazéns de energia de uma zona residencial. 
O grande desafio para habilitar tais tecnologias está no projeto e na 
implantação de uma infraestrutura de um sistema de energia capaz de gerar e 
distribuir eletricidade sem blecaute. Esse sistema necessita ser suficientemente 
flexível para permitir o fornecimento de energia de forma heterogênea, além de 
ser imune a manipulações acidentais ou intencionais. À medida que novas 
tecnologias e novos sistemas são incorporados, a segurança tem de continuar a 
ser a preocupação primordial, visando diminuir a vulnerabilidade do sistema e 
proteger os dados das partes interessadas. Esses desafios também precisam 
ser enfrentados pelos aplicativos de IoT que integram tecnologias heterogêneas. 
A tendência é que as smart grids em desenvolvimento implementem um 
novo conceito de rede de geração e distribuição capaz de rotear com eficiência 
a energia produzida a partir de plantas concentradas e distribuídas até o usuário 
final, com altos padrões de segurança e qualidade de fornecimento. Esse modelo 
se assemelha à internet, no qual o pacote de energia é gerenciado 
semelhantemente aos pacotes de dados, por meio de roteadores e gateways 
que podem autonomamente decidir o melhor caminho para o pacote atingir seu 
destino com os melhores níveis de integridade (Monzoni; Nicolletti, 2015, p. 101). 
Esse novo paradigma de geração e distribuição de energia é composto de 
uma infraestrutura de rede baseada em transceptores, gateways e protocolos de 
comunicação padrão e interoperáveis que permitirão equilíbrio em tempo real 
entre a capacidade local e global de geração e distribuição com a demanda de 
energia. Isso também permitirá um alto nível de conscientização e envolvimento 
do consumidor. Trata-se de um conceito inovador para a geração e distribuição 
de energia e o monitoramento e comunicação da rede, que permite que unidades 
de energia sejam transferidas quando e onde for necessário (Monzoni; Nicolletti, 
2015, p. 102). O monitoramento do consumo de energia será realizado em todos 
os níveis, desde dispositivos individuais locais até nacional e internacionalmente. 
TROCANDO IDEIAS 
Conforme vimos nesta aula, as smart cities têm por objetivo resolver uma 
série de questões complexas e crônicas do ambiente urbano. Descreva no 
mínimo três aspectos positivos oferecidos pelas cidades inteligentes. 
 
 
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NA PRÁTICA 
IBM Watson Health trata-se de um sistema cognitivo que combina o 
processamento da linguagem natural – PLN, a geração de hipóteses e o 
aprendizado dinâmico para gerar respostas de alta confiabilidade. É capaz de 
condensar informações a partir de uma grande base de dados não estruturados: 
artigos científicos, livros didáticos, manuais de usuário, diretrizes, perguntas 
frequentes, planos, notas de laboratório, notícias e dados pessoais. 
Watson utiliza sua vasta base de conhecimento para fazer inferências no 
estilo de perguntas e respostas. Quando uma nova pergunta é feita: 
• captura os principais aspectos da pergunta; 
• adquire as respostas de candidatos entre centenas de hipóteses, geradas 
pela base de conhecimento; 
• compara as respostas por meio de algoritmos de raciocínio; 
• seleciona a resposta que tem a maior pontuação de confiança. 
Especificamente no âmbito da saúde, Watson é capaz de responder 
perguntas relacionadas à saúde tanto em cenários do dia a dia como em 
cenários clínicos, por meio da análise do conteúdo de uma série de recursos 
médicos: revistas científicas, patentes, ontologias relacionadas a medicamentos 
e doenças, ensaios clínicos, dados de laboratório e imagem, dados genômicos, 
dados de reclamações e conteúdo de redes sociais. 
Essas funcionalidades resultaram em três aplicações principais de 
Watson na área da saúde: 
• Oncologia: comparação de um perfil de paciente com registros ou 
ensaios clínicos relevantes para avaliar e classificar as opções de 
tratamento do câncer. Isso permite reduzir drasticamente os custos de 
tempo envolvidos na revisão da literatura e registros eletrônicos de saúde. 
• Descoberta de medicamentos: Watson pode identificar novos 
medicamentos, além de novos usos dos medicamentos já existentes. 
• Genômica: Watson tem sido bem-sucedido na descoberta de novas 
associações e relações entre genes, proteínas, drogas e doenças. 
Também tem conseguido classificar e prever as prováveis mutações e o 
tipo de alteração do DNA no tumor de pacientes. Isso permite aprimorar 
 
 
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os tratamentos de forma personalizada, oferecendo aos médicos mais 
opções terapêuticas (IBM, 2020). 
FINALIZANDO 
A IoT tende a se difundir de maneira muito rápida nos próximos anos. Os 
fornecedores de produtos e serviços de IoT também se beneficiarão desse 
fenômeno, pois terão um forte incremento em seu faturamento. O mercado de 
forma geral fará uso intensivo da IoT: dispositivos médicos avançados, sensores 
veiculares, sistemas de monitoramento da integridade da infraestrutura para 
diversas áreas, tais como transportes, distribuição de água e transmissão 
elétrica, e saúde da população. Isso oferece diversas oportunidades de se 
conectar praticamente qualquer coisa, do muito simples ao extremamente 
complexo, propiciando o controle, monitoramento e detecção de forma remota. 
Assim, a IoT se mostra como uma potencializadora de novos modelos de 
negócios com base nos dados em tempo real obtidos por bilhões de sensores. 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
BENCKE, L. R; PEREZ, A. L. F.; ARMENDARIS, O. da C. Rodovias inteligentes: 
uma visão geral sobre as tecnologias empregadas no Brasil e no mundo. ISYS: 
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BENICIO, M. (Org.). A virada digital: smart cities e smart grids em uma 
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Dissertação (Mestrado) – Instituto de Geociências, Universidade Estadual de 
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MARTINEZ, L. A. Projeto de um sistema embarcado de predição de colisão 
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– Instituto se Ciências Matemáticas e de Computação, Universidade de São 
Paulo, São Carlos, 2011. Disponível em: 
 
 
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MONZONI, M.; NICOLLETTI, M. A cidade para os cidadãos: mobilidade, energia 
e agricultura urbana. Caderno FGV Projetos, n. 24, p. 91-107, out. 2015. 
Disponível em: <https://fgveurope.fgv.br/sites/fgveurope.fgv.br/files/Smart-
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médicos feitos por medida entre a clínica de medicina dentária e o 
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maio 2020. 
NOBRE, L. Desafios e soluções para a mobilidade urbana. Caderno FGV 
Projetos, n. 24, p. 198-215, out. 2015. Disponível em: 
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9622-ress-25-01-00159.pdf>. Acesso em: 13 maio 2020. 
 
 
 
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GABARITO TROCANDO IDEIAS 
Respostas esperadas 
• Notificações sobre os meios de transporte em tempo real, tornando o 
transporte público mais eficiente. 
• Dispositivos de monitoramento da qualidade do ar com a emissão de 
alertas sob determinadas condições. 
• Gerenciamento de resíduos por meio serviços digitais que oriente e 
controle todo o processo de descarte adequado de resíduos. 
• Geração, distribuição e consumo de energia de modo mais eficiente e 
sustentável. 
• Oferta de serviços públicos digitais e acessíveis à população de forma a 
desburocratizá-los. 
• Controle da saúde dos cidadãos por meio de dispositivos médicos 
implantáveis. 
• Fortalecimento da comunicação entre a vizinhança por meio de 
aplicativos. 
De forma geral, as cidades inteligentes devem oferecer condições para a 
criação de uma comunidade mais forte, mais feliz e mais conectada, na qual 
todos os cidadãos possam usufruir de todo o seu potencial.