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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/38049| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Desenvolvimento de um sensor virtual de vazão utilizando redes neurais para macromedição de uma estação de distribuição de água |
| Autor(es): | Gonçalves, Luiz Felipe Rodrigues |
| Orientador: | Villanueva, Juan Moises Maurício |
| Membro da Banca: | Carvalho , Fabricio Braga Soares de |
| Resumo: | A Lei no 14.026/2020, que instituiu o novo marco legal do saneamento, trouxe mudanças significativas para as empresas de distribuição de água e esgoto, estabelecendo novas exigências regulatórias e maior competitividade no setor. Entre suas diretrizes, destaca- se a necessidade de reduzir as perdas de água e ampliar os índices de macromedição. Atualmente, segundo o Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS), as perdas médias no Brasil chegam a 40%, e apenas 70% da água distribuída é devidamente macromedida. Apesar disso, a instalação de sensores, especialmente macromedidores de vazão, ainda é limitada devido aos custos elevados, o que leva muitas companhias a concentrarem o monitoramento apenas em regiões metropolitanas. Como alternativa, métodos de medição indireta permitem estimar a vazão com base em variáveis como pressão da rede de abastecimento e nível dos reservatórios, reduzindo a necessidade de sensores físicos em larga escala. Neste cenário, o uso de inteligência artificial (IA) tem contribuído para tornar os sistemas de abastecimento de água mais eficientes, permitindo a reconstrução de dados ausentes, a detecção de falhas e a previsão de variáveis operacionais. Sensores virtuais baseados em redes neurais possibilitam o acompanhamento contínuo do sistema e a identificação de anomalias, agregando valor à operação e auxiliando na redução de desperdícios. Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a implementação de um sensor virtual baseado em redes neurais do tipo Long Short-Term Memory (LSTM) para estimar a vazão em um sistema de abastecimento de água. O modelo foi treinado com dados de pressão e nível de reservatório adquiridos pela Companhia de Água e Esgotos da Paraíba (CAGEPA) no município de Salgado de São Félix, utilizando um broker MQTT e monitoramento em nuvem. A validação do modelo foi realizada por meio da comparação entre os valores estimados e as medições reais obtidas com sensores físicos, resultando em um erro médio absoluto percentual menor que 5%, evidenciando a confiabilidade do modelo desenvolvido. |
| Abstract: | Law No. 14,026/2020, which established the new legal framework for sanitation in Brazil, introduced significant changes for water and sewage distribution companies by imposing stricter regulations and increasing competition in the sector. One of its key objectives is to reduce water losses and improve macromeasurement rates. According to the National Sanitation Information System (SNIS), the average water loss in Brazil is around 40%, while only 70% of the distributed water is properly measured. However, the high cost of sensors, especially flow macrometers, limits their widespread deployment, leading many companies to focus monitoring efforts on metropolitan areas. To address this issue, indirect measurement methods allow flow estimation based on network pressure and reservoir level data, reducing the need for physical sensors across the entire distribution system. In this context, artificial intelligence (AI) has been increasingly applied to improve the efficiency of water supply systems, enabling the reconstruction of missing data, fault detection, and forecasting of operational variables. Soft sensors based on neural networks allow continuous system monitoring and anomaly detection, enhancing operational decision-making and minimizing resource waste. This study presents the development and implementation of a soft sensor based on Long Short-Term Memory (LSTM) neural networks to estimate flow rates in a water supply system. The model was trained using flow, pressure, and reservoir level data collected by the Companhia de Água e Esgotos da Paraíba (CAGEPA) in the municipality of Salgado de São Félix, through an MQTT broker and cloud-based monitoring. The model validation was performed by comparing the estimated values with real measurements from physical sensors, resulting in a mean absolute percentage error lower than 5%, demonstrating the reliability of the proposed approach. |
| Palavras-chave: | Sensores virtuais Redes neurais LSTM Medição indireta Sistemas de abastecimento de água Soft Sensors Neural Networks Indirect Measurement Water Supply Systems |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
| Sigla da Instituição: | UFPB |
| Departamento: | Engenharia Elétrica |
| Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
| Tipo de Acesso: | Acesso aberto Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil |
| URI: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
| URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/38049 |
| Data do documento: | 15-Dez-2025 |
| Aparece nas coleções: | Centro de Energias Alternativas e Renováveis (CEAR) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| LuizFelipeRodriguesGonçalves_Dissert_COM_Tarjamento.pdf | 16,64 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir | |
| LuizFelipeRodriguesGonçalves_Dissert_Sem_Tarjamento.pdf | 16,35 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir Solicitar uma cópia |
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