Monitoramento ambiental em áreas rurais com o WatchEDGE

Uma solução avançada para o monitoramento da fauna e da vegetação em áreas rurais remotas, impulsionada por tecnologias de inteligência artificial e Edge Networking

Desafio

No coração das áreas rurais - longe da conectividade de alta velocidade e da infraestrutura tecnológica moderna -, preservar e gerir o meio ambiente natural representa um desafio crucial.

O Parque de Vida Selvagem de San Rossore, localizado na Itália, entre a cidade de Pisa e o mar Tirreno, provou ser um campo de testes ideal para as soluções inovadoras de monitoramento ambiental desenvolvidas no âmbito do projeto WatchEDGE. O parque abriga uma biodiversidade única, mas as dificuldades técnicas e logísticas para monitorar uma área tão remota são significativas.

Entre os principais desafios estão o rastreamento dos movimentos dos animais - especialmente dos javalis, conhecidos por causarem danos às plantações e representarem um risco à segurança viária -, bem como a detecção precoce de doenças ou pragas que possam ameaçar todo o ecossistema.

Em ambientes com recursos limitados, os desafios de coletar, processar e interpretar dados em tempo real, ao mesmo tempo em que se minimiza o impacto humano, são imensos.

Solução

O WatchEDGE responde a esses desafios com uma solução de ponta que combina inteligência artificial (IA), aprendizado de máquina descentralizado e tecnologias de Edge Networking, permitindo o monitoramento ambiental em tempo real, mesmo nas áreas rurais mais isoladas.

No centro do sistema está o reconhecimento baseado em imagens, que possibilita tanto o rastreamento dos movimentos dos animais quanto o monitoramento da saúde da vegetação. Drones e câmeras inteligentes capturam imagens de múltiplos ângulos, garantindo uma cobertura completa e precisa, mesmo em locais de difícil acesso.

O modelo de IA foi treinado especificamente para reconhecer javalis, distinguir indivíduos e fornecer informações detalhadas sobre os padrões de movimento, oferecendo dados valiosos sobre o comportamento da população.

Durante os testes realizados na área de Pineta Torre Riccardi, dentro do Parque de San Rossore, foram utilizados métodos inovadores de monitoramento, paralelamente a técnicas tradicionais de censo da fauna baseadas em observação manual.

Para permitir o processamento de dados em tempo real diretamente no campo, foram testados dois protótipos de Edge Computing nômade: um desenvolvido pela Italtel e outro integrado ao sistema 5G Nomad. Isso possibilitou a coleta e o processamento local de imagens e vídeos, otimizando os fluxos de dados mesmo na ausência de conectividade fixa.

O 5G Nomad atuou como uma infraestrutura móvel de rede sem fio, possibilitando a comunicação entre sensores e nós de computação distribuída. Também foram testadas soluções alternativas como Wi-Fi, considerando a necessidade de operação em áreas sem cobertura privada de 5G.

Outro componente tecnológico fundamental foi a experimentação com SD-WAN, que permite integrar múltiplos tipos de rede (Wi-Fi, 4G, 5G, satélite) para garantir uma conectividade estável e eficiente, mesmo em regiões remotas.

Um dos grandes diferenciais da solução é o uso de Aprendizado Federado Distribuído, que permite o treinamento colaborativo do modelo entre várias "ilhas de monitoramento". Essa abordagem descentralizada garante que os dados permaneçam no contexto local, exigindo alta capacidade de processamento no campo, reduzindo a dependência de conectividade e evitando a centralização das informações em um único ponto geográfico.

Benefícios

Os benefícios da solução WatchEDGE vão muito além do monitoramento tradicional.

Confira a seguir algumas de suas principais vantagens:

✅ Monitoramento em tempo real: Observação contínua do comportamento animal e do estado da vegetação, permitindo que os operadores ajam rapidamente para prevenir situações críticas.

✅ Gestão integrada: A plataforma conecta tecnologias fragmentadas e pré-existentes, criando um ecossistema interoperável para uma gestão territorial coordenada e eficiente.

✅ Tecnologia de baixa manutenção: Dispositivos autônomos e de baixo consumo energético, conectados por meio de redes flexíveis (Wi-Fi, celular, satélite), garantindo operação mesmo sem energia elétrica ou conectividade fixa.

✅ Escalabilidade e flexibilidade: Inicialmente projetado para o monitoramento de javalis, o sistema pode ser facilmente adaptado para outras espécies, como cervos, raposas e lobos.

✅ Painel unificado na nuvem: Um dashboard centralizado e em tempo real, baseado em nuvem, oferece visibilidade clara e atualizada tanto para gestores ambientais quanto para operadores de campo.

✅ Design sustentável: Desenvolvido para minimizar o impacto ambiental, o sistema une eficiência tecnológica com a preservação da biodiversidade.

O papel da Italtel

A Italtel desempenhou um papel fundamental no sucesso do projeto WatchEDGE, trazendo expertise essencial em duas áreas estratégicas: infraestrutura de rede e gestão de dados.

Infraestrutura de rede Edge

A Italtel projetou uma rede Edge inovadora, otimizada para ambientes rurais e remotos, utilizando um servidor portátil e múltiplos métodos de conectividade. Isso permitiu que os dados fossem processados próximos à fonte, reduzindo a necessidade de transferências de alta capacidade pela rede.

Painel de controle na nuvem

A Italtel também desenvolveu um dashboard em nuvem para monitoramento remoto e gestão de dados em tempo real. Essa ferramenta centralizada permite que os operadores analisem e ajam rapidamente com base nas informações, aumentando a eficiência operacional no campo e garantindo alto nível de controle e confiabilidade.

Um ecossistema de conhecimento que impulsiona a inovação

WatchEDGE faz parte do programa PNRR RESTART, uma iniciativa italiana financiada pela União Europeia para a recuperação econômica e o desenvolvimento sustentável (Plano Nacional de Recuperação e Resiliência), coordenada pelo Politécnico de Milão. O projeto baseia-se em uma sólida colaboração entre o meio acadêmico, empresas de tecnologia e instituições públicas.

O consórcio é composto por:

• Três universidades: Universidade de Pisa, Universidade de Catania, Universidade de Milão-Bicocca

• Três empresas de tecnologia: Italtel, Nextworks, Sensor ID

• Um centro de pesquisa: CNIT - Laboratório Nacional RaSS (Sistemas de Radar e Vigilância), Pisa

Em colaboração com o Ente Parco Regional Migliarino, San Rossore, Massaciuccoli, o projeto se beneficiou de um ambiente natural único para testar e implementar tecnologias avançadas de monitoramento ambiental.

Essa sinergia multidisciplinar representa um modelo virtuoso de cooperação entre pesquisa, indústria e administração pública, com o objetivo de promover o desenvolvimento sustentável e a inovação em territórios rurais.

Expandindo a inovação para além das áreas rurais

O projeto WatchEDGE oferece uma solução inovadora e escalável para o monitoramento ambiental em áreas rurais. Com a integração de inteligência artificial, Edge Computing e tecnologias avançadas de rede, ele enfrenta eficazmente desafios complexos, como o rastreamento da fauna e a proteção da vegetação, otimizando recursos e garantindo a sustentabilidade do ecossistema.

Graças à estreita colaboração com especialistas acadêmicos e ao apoio estratégico da Italtel, o WatchEDGE demonstrou sua capacidade de se adaptar a diversos cenários, abrindo novas possibilidades para aplicações em resposta a emergências, segurança pública e conservação ambiental.

A solução, inicialmente projetada para áreas rurais, também pode ser expandida para cidades inteligentes, agricultura e ambientes industriais. Alguns casos de uso potenciais incluem o monitoramento de desastres (por exemplo, deslizamentos de terra, enchentes), segurança pública, detecção de situações de pânico em áreas movimentadas e detecção de intrusões em zonas protegidas.

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