Smart Cities é o assunto da vez, porém, ainda com poucas aplicações em uso. E por quê? Ausência de iniciativas públicas? Alto Investimento? Qual o retorno financeiro? O mercado ainda não tem todas as respostas, mas é certo que o desenvolvimento de soluções não para de crescer.

Hoje existem redes públicas disponíveis para conectar milhares de dispositivos, com diversas aplicações para solucionar cada uma das demandas citadas, tais como: gestão do parque de iluminação pública através de plataformas de comando, medidor de energia integrado, dentre outras soluções que impactam diretamente no dia a dia de uma operação.

O processo de digitalização ganha ainda mais força quando esse ativo digital produz dados que podem ser correlacionados e gerenciados para transforma dados brutos em informações para solucionar os desafios das grandes cidades e melhorar a qualidade de vida dos cidadãos.

A solução para digitalizar os ativos e recursos das cidades é a Internet das Coisas (IoT) ou da Internet de Todas as Coisas (IoE).

Para evoluirmos na discussão, é importante caracterizar os projetos de Internet das Coisas quanto ao uso, características de utilização, do problema e o alcance, em dois tipos de soluções para o IoT: Crítico e Massivo. 

O IoT Crítico é a variante do IoT para as soluções que endereçam aplicações com características técnicas de alta confiabilidade e disponibilidade, exigindo requerimentos de baixa latência e precisão. Entre os casos de uso para o IoT Crítico é possível citar: Carros Autônomos, Vídeo Analítico entre outros. O IoT Massivo, por sua vez, é para as soluções que envolvam casos de uso com controle de custo baixo e grande volume, exigindo pouca manutenção e intervenções em campo. Entre os requerimentos técnicos para esses tipos de soluções é possível citar o baixo consumo de bateria e a necessidade de acesso a redes de grande alcance. Entre os casos de uso do IoT massivo podemos citar: gestão de recursos hídricos, medidores de gás, medidores de energia, sensoriamento e acompanhamento de fluxos e volumes de rios e lagos, rastreamento de ativos e resíduos, telegestão de iluminação pública, entre outros.

Diante do contexto acima, fica evidente que o IoT Crítico é mais próximo de redes com características como o 5G, enquanto as soluções para o IoT Massivo estão mais próximas de redes LPWA (Low Power Wide Area), como por exemplo o NB-IOT, Sigfox e LoRaWan@.

A digitalização dos recursos e ativos das cidades passará pelo sensoriamento (medir) e comando (atuar) massivo da Internet das Coisas (IoT Massivo).

Qual é a relação entre o IoT massivo e a Transformação Digital das cidades?

Nos últimos anos entendemos o valor da transformação digital. Internet, aplicativos de celulares e a pandemia foram motores para novos modelos de negócios, relações humanas e sociais. Hoje, temos os nossos perfis sociais, avatares, podcast preferidos, páginas web, banda larga e smartphones. Vivemos numa realidade digital acessada através de celulares (principalmente) e computadores. Em breve, teremos outros dispositivos que funcionarão em complemento ou substituição aos smartphones, tais como óculos de realidade virtual e ampliada, wearables e, talvez, interfaces homem-máquina, num futuro próximo. 

Contudo, nós (humanos) não somos digitais, somos de carbono e vivemos num mundo físico, de contato e de interações. E esse mundo físico precisa ser transformado digitalmente para suportar as novas relações e formatos de interação físico-digital (do inglês phygital). Essa interface físico-digital chama-se Internet das Coisas (IoT) que, para garantir a transformação do mundo físico, precisa ser MASSIVO. Através do sensoriamento e monitoramento do mundo físico, conseguiremos definir padrões de atuação e controle que possam ser automatizados com inteligência.

O IoT Massivo é essencial para a sustentabilidade das Cidades. A transformação digital das cidades é um passo essencial para permitir a sustentabilidade dos centros urbanos. As cidades precisam utilizar a inteligência para enfrentar os desafios hídricos, energéticos, climáticos, mobilidade, segurança, saúde e trabalho, ao mesmo tempo em que tornam os espaços urbanos mais agradáveis à vida.

Nesse contexto, elementos-chaves às cidades, como a gestão hídrica e energética, por exemplo, são peças fundamentais desse quebra-cabeça, num contexto de transformação climática e escassez de recursos. Não existe espaço para o desperdício ou a ineficiência de recursos críticos à vida. Lembrando Peter Drucker, "Se você não pode medir, você não pode gerenciar". Acrescentaríamos que em um mundo VULCA (do inglês Volatile, Uncertain, Complex and Ambigous), essa medição precisa de características massivas, digital e instantânea, para que os gestores das cidades possam planejar e atuar de forma tempestiva para solução de problemas. A automação do processo de medição e a gestão das redes de distribuição para água, energia elétrica e gás é um passo fundamental para essa gestão. 

Nas últimas décadas, o mundo tem passado por mudanças climáticas sem precedentes na história. Derretimentos das calotas polares, aumento da temperatura média do planeta, tempestades e furações cada vez mais recorrentes, chuvas torrenciais e momentos de secas tem afetado a logística e a vida urbana. Certamente, essas tendências de alterações climáticas deverão continuar e se acentuar ao longo dos próximos anos. A melhor resposta para as mudanças climáticas passa pela prontidão para entender esses fenômenos e os seus alcances no dia a dia das cidades. Para tanto, devemos monitorar e sensoriar o clima, medir e acompanhar o fluxo e o volume dos rios e lagos que nos cercam, monitorar as marés, sensoriar as encostas e o movimento do solo no entorno das grandes cidades. Em outras palavras, precisamos medir para gerenciar o clima. Novamente, a utilização massiva do IoT é fundamental. Esses sensores/medidores deverão permitir entender e correlacionar os efeitos das mudanças climáticas no dia a dia das cidades.

Para as megacidades, outro desafio é a mobilidade urbana. Conhecemos bem os desafios de se deslocar em cidades como São Paulo e Rio de Janeiro. Trânsito lento, estressante e altamente custoso para as empresas e cidadãos. Esses problemas, em muitos casos, são provocados por falta de conservação e manutenção das vias. Nesse contexto, monitorar os semáforos e os modais de integração de trânsito, melhorar a gestão do estacionamento em vias públicas e contagem de veículos são ações simples e factível de serem implementadas através do IoT massivo (case da USP).

Segurança é outro problema comum e recorrente no Brasil. E aqui, novamente, o IoT Massivo pode ajudar a mudar o perfil de violência das cidades. Um exemplo efetivo é a oportunidade da Iluminação Pública. A gestão efetiva da IP garante que a Iluminação sempre estará disponível para a população. Nesse contexto, o uso massivo do IoT para a tele gestão das luminárias garantirá que as cidades estejam acessas e os cidadãos menos vulneráveis à violência.

Outra aplicação pertinente nesse contexto é a de saúde pública! E aqui, novamente, as cidades devem estar preparadas para entregar aos seus cidadãos um bom monitoramento do nível de poluição do ar, a gestão eficiente dos resíduos sólidos (lixeiras inteligentes), a gestão dos bueiros, entre outras aplicações. 

Mas como agregar eficiência no sistema? Os números no Brasil são expressivos: +20 milhões de pontos de iluminação pública que precisam de telegestão, + 80 milhões de medidores de energia elétrica, +50 milhões de pontos de água, + 4 milhões de medidores de gás entre outros números vultosos como bueiros, semáforos, abrigos de ônibus ... Esse é o tamanho da oportunidade e do desafio!

Podemos, hoje, organizar a discussão sobre as Smart Cities em função da maturidade setorial, tecnológica e dos ecossistemas, em várias frentes e com variados agentes de transformação. Para garantir o pragmatismo das discussões sobre a transformação digital das cidades, seria prudente que nos concentrássemos em dois serviços: Utilidade Pública (utilities de energia, água/saneamento e gás) e Iluminação Pública. 

1. Iluminação Púbica (IP)

A Iluminação Pública no Brasil tem promovido uma grande mudança no perfil e sustentabilidade energética das cidades, pois tem reduzido o consumo de energia nos municípios pela substituição das luminárias tradicionais pelas de LED, ampliando o alcance da segurança pública e, em algumas cidades, servindo de porta de acesso para Internet das Coisas.

• Maturidade setorial

Apesar das intempéries iniciais do modelo, as PPPs de Iluminação Púbica têm trazido “luz” as cidades ao promover uma modernização da gestão da iluminação pública e na habilitação de novos modelos de conectividade urbana. 

Além das PPPs, é notável também a evolução das empresas públicas dedicadas a gestão da IP. Num país de dimensões continentais, como o nosso, é importante ter alternativas e diferentes modelos para garantir a sustentabilidade da abordagem.

Em ambos os casos, é possível destacar que a existência de uma verba predestinada ao fim da Iluminação pública norteia e facilita a aplicação das políticas públicas. O envolvimento de órgãos bem estruturados de fomento público, como o BNDES e a Caixa, ajudou a definir os modelos de concessão/administração pública. 

Contudo, nem tudo são flores... é possível destacar, ainda, os seguintes desafios:

• Comunicação/compartilhamento das melhores práticas - muitas prefeituras espalhadas pelo país ainda não conhecem as regras e práticas bem-sucedidas do mercado;
• O setor ainda é prejudicado por alguns dos erros cometidos nas primeiras concessões que impactaram/impactam as decisões atuais;
• A baixa capacitação da maioria dos administradores públicos em relação ao IoT, iluminação pública, recursos disponíveis e lei de fomento à inovação (Lei 14.026);
• Um certo afã arrecadatório das cidades sobre receitas acessórias tem desafiado, de forma desnecessária, o Business Plan, colocando em risco as soluções técnicas e a sustentabilidade do modelo;
• Maturidade tecnológica para a escolha da luminária e a Telegestão da IP, uma vez que ainda não existe uma uniformidade nos requerimentos e padronização nacional para o setor;
• Desenvolvimento de ferramentas e base de dados que permitam a correlação dos dados da IP para o bem da cidade e dos seus cidadãos;
• Risco do uso inadequado das verbas de COSIP/SIP - atualmente, algumas prefeituras têm acumulado receitas, contudo esse cenário dentro de planos de longo prazo talvez se inverta;
• Fomento a indústria brasileira para soluções de IoT e Telegestão.

Por outro lado, alguns desafios já foram vencidos! Atualmente, existe uma abundância de plataformas que habilitam diferentes tipos de telegestão e soluções para iluminação pública. Essas plataformas deixaram de ser proprietárias e de uso exclusivo e começaram a habilitar diferentes plataformas, de forma sistêmica. 

Projetos de telegestão de IP, como os do Recife e Petrolina, são bons exemplos da transformação das cidades a partir da IP.

O desafio de escalar na IP passa necessariamente por: 

• Processo de comunicação mais efetivo no ecossistema de IP e IoT; 
• Incremento da maturidade setorial e negócios com BP claros e efetivos; 
• Considerar a IP como uma alavanca da digitalização das cidades, em função da sua capilaridade e demanda recorrente de eficiência.

     2.   Utilities

As principais utilities no Brasil, por sua vez, tem promovido uma série de ações em busca da gestão, eficiência e produtividade. Esse movimento, iniciado pela medição automatizada de água, gás e energia, tem trazido eficiência e segurança ao setor, que tem se mobilizado em busca de eficiência operacional e da transformação digital para alcançar as metas de universalização, previstas no Marco Legal do Saneamento (lei no. 14.026/2020). De forma geral, o Marco Legal do Saneamento prevê que, até 2033, 99% da população brasileira tenha acesso à água potável e 90% a tratamento e coleta de escoto. Adicionalmente, o setor enfrenta dificuldades hídricas e o desafio de manter o abastecimento de água potável nas megacidades brasileiras. 

• Maturidade Setorial

Por ter marcos regulatórios bem definidos, o setor de utilities tem clareza nos seus requerimentos de eficiência operacional e um driver tecnológico bem estruturado. Com vários projetos de P&D pilotos e uma curva de adoção de medidores inteligentes, o setor tem demandado por soluções de conectividade e inovação para continuar se expandindo.

Na cidade de São Paulo, por exemplo, a Sabesp tem mais de 100 mil medidores preparados para coleta dos dados de medições automatizadas e outros tantos para a gestão do grid de distribuição de água na cidade. De forma similar, a companhia de distribuição de gás da região metropolitana de São Paulo tem algumas dezenas de milhares de medidores prontos ou já trafegando dados de medição sobre diferentes tipos de plataformas de conectividade.

De forma geral, as utilities de água e gás tem utilizado plataforma públicas de conectividade com sucesso, tais como: Sigfox, LoRawan@ e NB-IOT. Com desafios de cobertura em ambientes indoor e/ou com obstáculos, essas verticais têm exigido e encontrado soluções e plataformas flexíveis que conseguem entregar soluções e produtos. As demandas de automação têm alcançado uma indústria em franca expansão com competência e qualidade no desenvolvimento de produtos made in Brazil. O mercado ainda clama por uma certa padronização de soluções e requerimentos de forma a permitir uma escala maior, mas é possível afirmar que já existe uma maturidade de negócio, com modelos de contratação inovadores e atrelados a indicadores de qualidade, e um ecossistema tecnológico bem constituído com chipsets, fabricantes, desenvolvedores, operadores e redes neutras.

As utilities de distribuição de energia, por sua vez, estão num ritmo mais cauteloso de adoção de soluções de automação. Essa cautela tem levado os distribuidores de energia a adotarem soluções proprietárias de medição, gestão de grid e diversas plataformas de conectividade, aumentando os custos e dificultando a construção de conhecimento e referências para o mercado. 

Entre os desafios das utilities, é possível destacar:

• Necessidade de padronização tecnológica, através de requerimentos comuns dentro das indústrias;
• Incentivo público para a busca e captura de eficiência operacional e redução de desperdícios;
• Fomento à transformação digital dos ativos de medição e gestão das redes, de forma automática;
• Adoção de plataformas de conectividade comuns entre as utilities de forma a baratear os custos de redes e densificação de cobertura;
• Fomento público estruturado para as atividades de P&D e a indústria de tecnologia brasileira com incentivos e verbas que permitam a evolução da indústria.

Os casos de sucesso dos projetos da Sabesp e Comgás mostram que a adoção do IoT nas utilities já venceu áreas de P&D e já encontra volume e qualidade no setor.

O desafio de escalar das utilities passa necessariamente por: 

• Padronização dos requerimentos tecnológicos para medição;
• Evolução das demandas de P&D para desenvolvimento (as fases de testes já passaram e os resultados já estão aí para serem capturados); 
• Evitar replicar infraestruturas e plataformas de conectividade de rede. Os recursos devem ser direcionados para as aplicações e automação;
• Transformar os dados coletados pela gestão dos grids e medição em informação útil para gestão das cidades. 

Conclusão

O cenário de massificação de IoT no Brasil, depois de alguns anos de evangelização (Plano Nacional de Internet das Coisas), e o desenvolvimento de inovações fiscais, regulatórias (marco do saneamento ...) e novos modelos de negócios, apresenta um ecossistema pronto para os desafios de conectar, transformar e evoluir as cidades brasileiras.

Esse processo, contudo, ainda exige uma atenção do poder público, através de alavancas regulatórias e incentivo a inovação, e um compromisso com a indústria tecnológica nacional para permitir a massificação do IoT e a mudança da realidade nas cidades brasileira.

É essencial a promoção dessas discussões para buscar alternativas e, principalmente, um canal de comunicação entre as utilities, os empreendedores tecnológicos brasileiros e as cidades.

Elaborado por:

• Janilson Júnior - Vice-Presidente de Mercado do Instituto Smart City Business America

Participaram da Reunião de Infraestrutura e colaboraram para esse artigo:

• Daniel Laper - Diretor de Fibra e Novos Negócios da ATC
• Donato Iannuzzi - CEO da Repume Iluminação
• Evandro Biancarelli - Diretor Superintendente de Gestão da DAE Jundiaí
• Manoel Amorim - CEO da Facilit
• Márcio Pinto - Executivo Comercial - Zopone Engenharia
• Paulo Spacca - Presidente da ABINC
• Pedro Iacovino - Presidente da ABCIP
• Ricardo Batista dos Santos - Gerente de IoT da Sabesp
• Rivaldo Ferreira - VP de Utilities da Sonda
• Roberval Tavares - CEO da Constanta Industrial
• Rogério Oliveira da Silva - Diretor de Negócios da Exati Tecnologia