- 1. Introdução
- 2. Trabalhos Relacionados
- 3. Solucao Proposta
- 4. Conclusões e trabalhos futuros
- 5.Referências
- 6. Colaboradores
Monitorar escolas pode se tornar uma tarefa complexa quando trata-se de uma possível fuga das aulas por parte dos alunos. Isso pode acontecer por vários fatores e ocasionam diversos problemas no ensino escolar do Brasil. Um dos problemas que podem ser ocasionados é a super lotação na sala de aula ou de muitas matrículas cadastradas, mas só uma pequena parte da turma aparece na sala de aula, retirando o direito de quem realemente merecia estar estudando.
Outro fator determinante para o monitoramento é o acompanhamento de presença por meio do check feito em sala de aula, pois é normal que o aluno por padrão precise pelo menos ter quantidade de presença maior ou igual a 70% de presença na sala de aula. Com isso, muitas vezes a falta ocorre com o aluno estando dentro da escola, mas fora da sala de aula e nenhuma entidade associada a escola tem conhecimento sobre esse fator.
Uma alternativa para diminuir ou até mesmo cessar esse problema, seria contratar pessoas auxiliares para vigiar pátios, corredores, banheiros e mesmo assim ainda pode existir uma margem de erro a depender do tamanho da infraestrutura da escola.
Portanto, a melhor solução seria aplicada por meio de tecnologias conhecidas como Beacons que estariam fixos em pontos importantes da escola e distribuidos de maneira que o seu sinal fosse captado em cada lugar da escola. Essa proposta será desenvolvida melhor nas próximas seções com maiores detalhes.
Nosso projeto foi iniciado a partir do incentivo do professor André, durante a matéria optativa da Universidade Federal de Sergipe, Tópicos Especiais de Hardware. O projeto Eugene trata-se de uma tecnologia precisa que atua em tempo real para monitorar e identificar alunos. O uso da tecnologia traz o detalhamento sobre a posição dos alunos e com isso, seria possível identificar problemas recorrentes com os alunos.
Com o Eugene o objetivo principal é:
- Impedir a fuga de escolas.
- Identificar o motivo da baixa presença nas aulas.
- Garantir a segurança dos alunos.
Até o momento, não existe uma solução se quer parecida com projeto Eugene. Pois não existem projetos referentes a posição do aluno dentro de uma escola.
A solução é composta por cinco módulos, são eles: O Beacon, o dispositivo que será conectado ao Beacon, o ponto de acesso, a aplicação desktop o dispositivo onde será armazenada a aplicação para realizar o monitoramento. O Beacon realiza a leitura dos dispositivos e logo em seguida, já associa o id de cada dispositivo a um nome de aluno. Dessa forma, ele envia dados contendo a localidade de cada aluno para a aplicação por meio da rede local, onde estará armazenado o desktop para monitoramento.
[FIGURA 1]
O projeto foi desenvolvido em distribuição Windows 10 PRO. O código no microcontrolador foi escrito na linguagem C/C++ por meio do Arduino IDE, sendo que as blibliotecas utilizadas realizam a comunicação do ESP32 através de Wi-Fi e a leitura e conexão com dispositivos BLE.
Conforme visto nas seções anteriores, o hardware adotado para fazer a leitura de dispositivos BLE foi o ESP32, com isso, está evidenciado na imagem abaixo as bibliotecas utilizadas, como: "BLEDevice.h","BLEUtils.h", "BLEScan.h", "BLEAdvertisedDevice.h", "BluetoothSerial.h" e "Wifi.h".
[FIGURA 2]
A biblioteca "Wifi.h" é responsável por conectar o ESP32 à rede Wi-Fi. Ela utiliza duas variáveis necessárias para conexão, o ssid (nome da rede) e o password da rede (senha da rede).
[FIGURA 3]
Na FIGURA 4 é definido uma lista com todos os dispositivos BLEs que devem ser reconhecido e monitorados.
[FIGURA 4]
Já ná imagem abaixo [FIGURA 5], é possível escanear endereços bluetooths.
[FIGURA 5]
Por último [FIGURA 6], após validar se algum dos endereços que estava na lista foi reconhecido, então o led ficará aceso.
[FIGURA 6]
Nessa etapa, foram realizados alguns testes a fim de comprovar o funcionamento do projeto proposto. Para tal, foram utilizados os equipamentos listados em 5.1 Equipamentos. Além disso foi utilizado a Arduino IDE para formulação do código C/C++.
O primeiro objetivo pretendido, foi a listagem de dispositivos que suportem BLE próximos ao microcontrolador. Na imagem abaixo é possível observar que o microcontrolador está buscando dispositivos compatives com BLE. Ele fará uma listagem de todos BLEs que conseguir encontrar durante a verificação.
[FIGURA 7]
Tendo conseguido listar todos os dispositivos da região, foi necessário criar um filtro para verificar apenas equipamentos pré-cadastrados, estes, simulam os dispositivos dos alunos registrados no sistema. Através disso, é possível verificar se os alunos estão presentes em sala durante o horário escolar.
Na imagem a seguir, é possivel observar que foram reconhecidos dois aparelhos com os seguintes endereços bluetooth: "d4:55:bb:5b:16:a6" e "f0:a5:93:7c:ec:89". Esses endereços correspondem a dois celulares que estavam ligados próximos do esp32. Com isso, a leitura já está sendo realizada corretamente.
[FIGURA 8]
Com base na problemática sobre os alunos negligenciarem aula, o presente trabalho se propôs a desenvolver uma solução para ambientes escolares. De acordo com as seções anteriores, o aluno será monitorado de forma que sua localização seja mostrada, a fim de evitar furos de aula e aplicar as medidas cabíveis pela escola.
Para atingir o objetivo de monitoramento, foi utilizado alguns smarts watchs para validar os endereços bluetooths presentes na lista. Com isso, foi possível ver que os endereços estavam de fato sendo encontrados e com isso para questão de debug, os RSSIs eram printados na tela.
Para simular testes, foi colocado na lista apenas um endereço bluetooth de um smart watch e ao realizar a verificação, foi encontrado diversos endereços, mas só printado um que estava evidenciado na lista definida.
As perspectivas de trabalhos futuros incluem criar uma interface gráfica para melhor visualizar os dispositivos BLEs encontrados e construir um "ambiente" com base na planta de uma escola. Com isso, seria possível simular colocando pelo menos dois Esps32 em cantos diferentes para verificar melhor a distância e validar a precisão das coordenadas enviadas pelos Esps.
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Tutorial - Enviando um JSON com ESP32. 2020.https://pettec.unifei.edu.br/wp-content/uploads/2021/01/Tutorial-Enviando-um-JSON-com-ESP32.pdf. Online; Acessado em 26 de Novembro de 2022.
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BLE based Proximity Control using ESP32 – Detect Presence of BLE Devices.2020. https://circuitdigest.com/microcontroller-projects/ble-based-proximity-control-using-esp32. Online; Acessado em 02 de Novembro de 2022.
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Beacon Technology – Como eles funcionam e como podem ser usados.2020.https://www.mokosmart.com/pt/beacon-technology/. Online; Acessado em 07 de Setembro de 2022.
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ESP32 WIFI: COMUNICAÇÃO COM A INTERNET.2019.https://www.usinainfo.com.br/blog/esp32-wifi-comunicacao-com-a-internet/. Online; Acessado em 17 de Novembro de 2022.
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Como configurar um servidor de testes local.2022.https://developer.mozilla.org/pt-BR/docs/Learn/Common_questions/set_up_a_local_testing_server. Online; Acessado em 26 de Novembro de 2022.
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Localização Usando Beacons em Ambientes Internos para Monitoramento Remoto de Pacientes.2022.https://docplayer.com.br/108508909-Localizacao-usando-beacons-em-ambientes-internos-para-monitoramento-remoto-de-pacientes.html. Online; Acessado em 07 de Setembro de 2022.
| Material | Figura | Sobre |
|---|---|---|
| ESP32 |  |
ESP32 é uma série de microcontroladores de baixo custo e baixo consumo de energia. Também é um sistema-em-um-chip com microcontrolador integrado, Wi-Fi e Bluetooth. |
| Arduino |  |
A placa básica do Arduino possui uma série de sensores, o que permite a integração com outros dispositivos e a interação com outros aparelhos. Ou seja, ele pode funcionar através da sua própria interface ou interagir com outros aplicativos instalados no computador. |
| Led |  |
Led difuso é um led onde o encapsulamento plástico é fosco, assim vc consegue visualizar ele facilmente na liz do dia. Os LEDs (Light Emitting Diode) são diodos com capacidade de emitir luz quando polarizados diretamente. Geralmente é utilizado apenas para vc saber que algo está ligado. É necessário observar a corrente e a tensão direta do LED na hora de utilizá-lo no circuito, sendo indicado uso de resistores para limitar a corrente. |
| Resistores |  |
Um resistor ou uma resistência é um dispositivo elétrico muito utilizado em eletrônica, ora com a finalidade de transformar energia elétrica em energia térmica por meio do efeito joule, ora com a finalidade de limitar a corrente elétrica em um circuito. |
| Protoboard |  |
Protoboard ou matriz de contato é uma placa de base plástica com diversos orifícios e conexões condutoras verticais e horizontais para a montagem de circuitos elétricos experimentais. Utilizada para fazer montagens provisórias, teste de projetos, além de inúmeras outras aplicações. |
| Jumpers | 
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Os Jumpers são pequenos fios condutores que podem ser conectados a uma protoboard para interligar dois pontos do circuito em projetos eletrônicos, geralmente utilizados em conexões com Arduino, Raspberry Pi, entre outros. |
| Dispositivo com suporte ao BLE | 
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É necessário utilizar um dispositivo que suporte BLE para que este seja cadastrado e possa ser listado pela aplicação do ESP32. |
 JOANNE STEPHANY Desenvolvedora |
 KENDY FERREIRA Desenvolvedor |
 THIAGO SANTOS Desenvolvedor |