Sistemas de supervisão e controlo são nos dias de hoje ferramentas quase obrigatórias em qualquer sistema de automação. Estes, permitem o acesso, a gestão e a obtenção de dados do processo, bem como, a possibilidade de o controlar e actuar directamente sobre ele. A sua gama de aplicações vai desde aplicação no âmbito industrial, quer para industriais de controlo discreto ou contínuo; aplicação em equipamentos de serviços públicos, como estações de tratamento de águas residuais, sistemas de transmissão de energia, sistemas de transportes; passando também por aplicações na área da domótica; e mais recentemente são utilizados também em estruturas de engenharia civil, como pontes ou edifícios.

Por conseguinte, um sistema de monitorização e controlo estrutural representa uma ferramenta muito poderosa, que pode permitir a obtenção de estruturas sustentáveis. Com estas tecnologias, tragédias como a da ponte Hintze Ribeiro de Entre-os-Rios, que caiu a 4 de Março de 2001 devido à cedência de um pilar, provocando a morte de 59 pessoas, poderão ser previstas, ao ponto de serem evitadas.

Parte constituinte dos sistemas de supervisão e controlo são os sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). Estes permitem a recolha de dados de vários sensores espalhados pelos vários constituintes do processo, centralizando-os num único computador que os processa e os apresenta ao operador. Permitem ainda: a detecção rápida de funcionamentos anómalos do processo em questão, para que possam ser corrigidos o mais rapidamente possível; e a actuação no processo por comandos enviados pelo operador, ou autonomamente pelo sistema configurado. Para além de que através da utilização de uma base de dados, estes sistemas permitem guardar um histórico das variáveis obtidas e alteradas ao longo do tempo e representar esse comportamento de forma estatística, numérica ou graficamente.

A monitorização e controlo de estruturas é uma tecnologia, que nos últimos 20 anos se tem desenvolvido largamente, por se apresentar cada vez mais como uma ferramenta que permitirá tanto a prolongação do tempo de vida das estruturas, assim como uma redução dos seus custos de manutenção. Este tipo de sistemas permite uma solução ao diagnóstico da deterioração das estruturas, e também um sistema de controlo activo que permite actuar sobre a estrutura em função das variáveis monitorizadas.

Pretende-se com a presente dissertação um estudo teórico, de sistemas de automação de supervisão e controlo, baseados numa arquitectura distribuída e de tempo real, bem como, das possíveis aplicações destes sistemas de automação em estruturas de engenharia civil, mais especificamente em pontes. Como os sistemas SCADA são parte integrante destes sistemas, este será outro dos pontos de estudo, no sentido de compreender a sua evolução histórica e arquitectura actualmente utilizada para os mesmos. Para obtenção ou manipulação dos dados dos níveis de controlo, relativamente aos níveis de processo são necessárias redes industriais, de campo, célula e fábrica, será realizado um estudo dos requisitos da comunicação necessária para cada um destes níveis, relativamente à largura de banda, velocidade de transmissão, tipo de tráfego, frequência de transmissão, entre outros.

As grandezas a monitorizadas na estrutura (ponte) serão extensões, acelerações/vibrações e temperatura. Será realizado um estudo relativo aos sensores passíveis de utilizar, para obtenção de cada uma destas variáveis, que serão monitorizadas, no caso das acelerações a uma frequência entre 100 e 200Hz e no caso das extensões e temperaturas a cerca de 1Hz.

Adicionalmente serão apresentados os possíveis actuadores para o sistema em causa, que serão actuadores de processo, como sinalizadores luminosos e amortecedores hidráulicos, que permitam eliminar a possível ressonância dos cabos de suporte da ponte; ou actuadores de informação, como alarmes, sendo estes a grande prioridade para análise do comportamento da estrutura. O sistema deve assim conseguir gerar alarmes, quando se verifiquem situações anómalas e deve ainda envia-los o mais rapidamente possível aos responsáveis pela obra.

Será implementada uma rede sem fios Wireless como rede de campo do sistema, por ser uma rede que satisfaz todos os requisitos de uma rede para esse nível e que permite reduzir bastante o custo e tempo de instalação do sistema de monitorização, por não ser necessária a utilização de cablagem excessiva.

Como rede de fábrica e de célula será utilizado um barramento CAN, que permite uma largura de banda suficiente para uma aplicação como esta, bem como transmissão de dados a longas distâncias, porque num sistema de monitorização de pontes podem existir centenas ou até milhares de sensores instalados ao longo de toda a estrutura separados por algumas dezenas, centenas ou até milhares de quilómetros.

Um dos principais objectivos desta dissertação é também o projecto, design e concepção de uma interface, que deverá permitir ao utilizador verificar o estado completo dessa estrutura e se achar necessário, actuar directamente sobre ela.

Por fim será implementado um sistema seguro de acesso remoto ao SCADA, via Web, escolhendo um servidor adequado bem como o desenvolvimento do seu código respectivo, e implementação de um sistema cliente para o browser.