Sistema desenvolvido em parceria de pesquisa da Unicamp com a CPFL e licenciado pela Kasco usa inteligência artificial para automatizar e agilizar a detecção de falhas em redes de distribuição de energia elétrica
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| Foto: Kasco | Divulgação |
* Ana Paula Palazi
Um sistema que combina inteligência artificial (IA), visão computacional e câmeras ópticas e térmicas, embarcadas em veículos comuns, pode transformar a inspeção preventiva de redes aéreas de distribuição de energia elétrica. Desenvolvida por pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) em parceria com concessionárias de energia e protegida por patente, a tecnologia foi licenciada, com estratégia da Agência de Inovação Inova Unicamp, para a Kasco Tecnologia, uma empresa spin-off acadêmica, que tem entre seus sócios-fundadores pessoas egressas da universidade, que participaram da invenção.
A tecnologia já está em operação com três veículos da Companhia Paulista de Força e Luz (CPFL) e sua subsidiária RGE Sul Distribuidora de Energia, e também foi exportada para o Equador. O sistema substitui o método tradicional de inspeção, onde técnicos, posicionados em caçambas de carros, utilizam câmeras térmicas manuais para identificar anomalias relacionadas ao superaquecimento de componentes elétricos, preenchendo relatórios em campo.
Uma resposta à demanda do setor elétrico
O desenvolvimento da tecnologia surgiu de uma necessidade real das concessionárias de energia. De acordo com o professor Rangel Arthur, docente da Faculdade de Tecnologia (FT) da Unicamp, as pesquisas começaram a partir de uma demanda do grupo CPFL para modernizar os processos de inspeção, que até então envolviam mais tempo, maiores riscos e limitações ergonômicas para os operadores.
“A CPFL nos procurou por volta de 2018 buscando soluções em inteligência artificial, tema que começava a ganhar força. A Inova Unicamp, desde o início, facilitou o processo, formalizando acordos de sigilo e pesquisa com a empresa. Ao longo dos estudos propusemos um protótipo que eliminaria a necessidade de um funcionário na carroceria do veículo, modernizando a inspeção”, explica Arthur.
A solução possui um arranjo de quatro pares de câmeras que permite inspecionar a rede de forma contínua a uma velocidade de 30 km/h. O novo modelo depende de um único motorista, que percorre rotas pré-programadas enquanto o sistema, instalado no teto do carro, realiza a varredura automática das redes e alimentadores elétricos.
As imagens térmicas e ópticas, captadas pelas câmeras, são analisadas em tempo real pelos algoritmos treinados do Thermovision para detectar anomalias. A geração de relatórios é automática e pode ser enviada à central técnica da concessionária sem necessidade de intervenção humana.
Benefícios e desafios no desenvolvimento do Thermovision
Segundo os pesquisadores, antes, a inspeção de todos os alimentadores de uma cidade como Campinas, por exemplo, poderia levar anos. Com a tecnologia Thermovision, ela pode ser feita com maior periodicidade e eficiência, reduzindo falhas e interrupções no fornecimento de energia.
O sistema funciona com câmeras térmicas de alta frequência, sensores ópticos, GPS e uma estação meteorológica embarcada, capaz de compensar interferências como vento ou temperatura ambiente. A inteligência artificial, por sua vez, identifica os elementos da rede, descarta imagens redundantes, compensa a trepidação natural de um veículo em movimento (que também pode interferir na qualidade das imagens) e classifica anomalias de forma automatizada.
Uma das dificuldades enfrentadas pelo grupo de pesquisa foi justamente manter a estabilidade da câmera. De acordo com os pesquisadores, o pré-processamento das imagens é importante para habilitar a rede neural e fazer o reconhecimento dos equipamentos. Contudo, dependendo do terreno, como em testes realizados em ruas de terra, a própria ligação de fios entre a câmera e a unidade de processamento pode apresentar problemas e, por isso, precisou ser ajustada.
O equipamento utiliza uma base com amortecedores para compensar a trepidação natural de um veículo em movimento; ainda assim, os pesquisadores também precisaram fazer essa compensação por software, aumentando a confiabilidade do sistema. Outro desafio científico e tecnológico foi o de combinar as imagens térmicas, que possuem uma resolução menor, com as imagens ópticas, que usam comprimentos de luz que o ser humano enxerga.
“Tivemos que buscar atributos das imagens térmicas que se relacionassem com os elementos da imagem óptica de tal forma que pudéssemos reconhecer o elemento superaquecido em ambas imagens. Parece simples visualmente, mas como o sistema trabalha com resoluções diferentes e as câmeras estão em uma separação física de cerca de 20 centímetros, foi preciso treinar a IA para fazer esse match entre as imagens”, explica Yuzo Iano, professor da Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (FEEC) da Unicamp.
Impacto econômico, social e expansão da tecnologia Thermovision
A detecção precoce de aquecimentos atípicos em conexões elétricas permite ações preventivas, reduzindo o risco de interrupções no fornecimento, que geram transtornos e prejuízos à sociedade. Isso atende diretamente às metas regulatórias estabelecidas pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), que exige padrões de qualidade e continuidade do serviço.
A tecnologia também aumenta a produtividade nas inspeções e melhora significativamente as condições de trabalho. Em vez de ficarem expostos em caçambas de caminhonetes, os operadores podem atuar em funções de análise e manutenção.
“O Multi Vision Inspection (MVI) que foi desenvolvido a partir da tecnologia Thermovision apresentou redução de 85% nos custos por quilômetro inspecionado e uma velocidade de inspeção até 4 vezes maior que o método convencional. Os profissionais, que antes iam na caçamba dos carros, podem ser realocados para outras atividades estratégicas, como identificação de podas necessárias ou análise de postes danificados”, comenta Diogo Gará Caetano, um dos sócios da startup Kasco, que fez sua pós-graduação em Energia Elétrica pela FEEC Unicamp e participou do projeto durante o estágio em pós-doutorado.
O sistema MVI pode ser adaptado para identificar outros tipos de falhas, inclusive por meio de câmeras ultravioleta ou com uso embarcado em drones, o que pode facilitar inspeções em locais de difícil acesso. “Qualquer sistema elétrico pode se beneficiar. Já estamos explorando aplicações para iluminação pública e linhas de transmissão fora das cidades”, completa Caetano.
Da Unicamp ao mercado global de energia
O desenvolvimento da Thermovision teve início em 2019, dentro de um projeto de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação (PD&I) assinado pela Unicamp em parceria da Unicamp com o grupo CPFL, que contou, em sua segunda fase, com financiamento do Programa de Pesquisa e Desenvolvimento da ANEEL. A montagem de um protótipo funcional, e vencidos os desafios tecnológicos de estabilização e integração de imagens, motivou o licenciamento da tecnologia pela empresa spin-off da Unicamp, Kasco Tecnologia.
Fundada em 2015, a Kasco participou do desenvolvimento da tecnologia, utilizando os conhecimentos adquiridos com o Thermovision para pivotar sua atividade, direcionando esforços na área de deep learning. Nessa fase, os estudos avançaram para uma tecnologia que pudesse ser aplicada em um produto que fosse comercialmente viável. A Inova Unicamp atuou desde a formalização dos acordos de PD&I até a estratégia para proteção da propriedade intelectual. “Esse apoio foi essencial para garantir que a tecnologia não ficasse restrita ao laboratório”, diz Arthur.
Atualmente, a Kasco oferece o sistema em três modelos de negócio: venda de licenças permanentes do produto, prestação de serviços com veículos próprios ou pagamento por quilômetro rodado. A empresa já atua em Campinas (SP), Curitiba (PR) e Quito (Equador), e projeta a expansão para outros países da América Latina. A solução também está sendo testada com drones e pode ser aplicada a outros setores, como o agronegócio e a indústria.
Além do sistema de inspeção térmica, a empresa atua em outras frentes de inteligência artificial. A startup também reduziu em 70% o custo do equipamento para detecção automatizada de falhas na rede elétrica nos últimos ciclos de desenvolvimento. Segundo Caetano, agora é possível instalar o sistema em qualquer veículo em até uma hora. “Foi um caminho longo até escalar o produto, mas agora estamos prontos para levar essa solução para outros mercados e expandir o impacto da inovação”, resume Caetano.
Inova Unicamp
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