Arquitetura IOT para prevenção e detecção da entrada de ameaças no ambiente escolar

Abstract

Resumo: Ambientes educacionais são espaços socioculturais em essência, marcados pela heterogeneidade em vários aspectos; essa heterogeneidade, quando não administrada, pode resultar em desavenças, conflitos e, em casos mais extremos, tragédias. O Brasil já foi palco de ataques a instituições de ensino que resultaram em ao menos 62 mortos e 131 feridos, oriundos apenas de casos que ganharam grande repercussão na mídia; casos recentes como Suzano-SP (2019), Saudades-SC (2021), Aracruz-ES (2022), Cambé-PR (2023) retratam esta realidade, demonstrando que estes fenômenos não ocorrem apenas em países com maior taxa de desenvolvimento econômico. Uma pesquisa realizada em 2016 em sete capitais do Brasil revelou que 20% dos alunos adolescentes entrevistados já havia presenciado armas de fogo dentro das escolas, e os números relacionados a outros tipos de violência são alarmantes. A entrada de armas no ambiente escolar tende a ocorrer de forma velada, o que pode dificultar sua fiscalização. Detectores de metais podem ser importantes ferramentas no combate à entrada de objetos metálicos em ambientes educacionais, porém o custo de aquisição deste tipo de equipamento pode, entre outros, caracterizar uma barreira à sua utilização. Neste contexto, esta tese propõem viabilizar um método de aprimoramento da segurança nas escolas ou outros ambientes com demanda semelhante, através do desenvolvimento de um portal detector de metais, com capacidade de detecção de um número considerável de objetos metálicos, possuindo como características o baixo custo, a possibilidade de implementação da economia circular, a conectividade à Internet através de componentes da Internet das Coisas (IoT) e o controle/monitoramento de acessos através do equipamento. Para o desenvolvimento da estrutura do portal, foram utilizados materiais de construção como forros de PVC e acessórios reciclados, uma placa de MDF para a base, fio elétrico residencial para a bobina indutora, um microcontrolador, sensores e atuadores de IoT de baixo custo, integrados ao circuito PI Polonês, responsável pela detecção de metais. O método desenvolvido propõe uma sequência de passos para a obtenção de resultado similar. Com implementação em protótipo deste projeto, foi possível verificar a viabilidade econômica e tecnológica do mesmo, demonstrada pela sua capacidade de detecção de objetos metálicos, sua capacidade de contabilizar o número de entradas e saídas do ambiente escolar, sua capacidade de envio dos dados gerados a um banco de dados através da internet e do aplicativo Android, capaz de fornecer suporte à decisão por meio de indicadores, dashboards e demais informações oriundas do portal.

Abstract: Educational environments are sociocultural spaces in essence, marked by heterogeneity in several aspects; This heterogeneity, when not managed, can result in disagreements, conflicts and, in more extreme cases, tragedies. Brazil has already been the scene of attacks on educational institutions that resulted in at least 62 deaths and 131 injuries, arising only from cases that gained great repercussion in the media; Recent cases such as Suzano-SP (2019), Saudades-SC (2021), Aracruz-ES (2022), Cambé-PR (2023) portray this reality, demonstrating that these phenomena do not occur only in countries with a higher rate of economic development. A survey carried out in 2016 in seven Brazilian capitals revealed that 20% of the adolescent students interviewed had already witnessed firearms inside schools, and the numbers related to other types of violence are alarming. The entry of weapons into the school environment tends to occur covertly, which can make monitoring difficult. Metal detectors can be important tools in combating the entry of metallic objects into educational environments, however the cost of purchasing this type of equipment can, among others, characterize a barrier to their use. In this context, this thesis proposes to enable a method of improving security in schools or other environments with similar demand, through the development of a metal detector portal, with the capacity to detect a considerable number of metallic objects, with the characteristics of low cost, the possibility of implementing the circular economy, Internet connectivity through Internet of Things (IoT) components and access control/monitoring through equipment. For the development of the portal structure, construction materials such as PVC linings and recycled accessories, an MDF board for the base, residential electrical wire for the inductor coil, a microcontroller, low-cost, integrated IoT sensors and actuators were used to the Polish PI circuit, responsible for metal detection. The method developed proposes a sequence of steps to obtain a similar result. With the prototype implementation of this project, it was possible to verify its economic and technological viability, demonstrated by its ability to detect metallic objects, its ability to count the number of entries and exits to the school environment, its ability to send the data generated to a database via the internet and the Android application, capable of providing decision support through indicators, dashboards and other information from the portal.