Itaqui Digital

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📋 Sumário

• Sobre o Projeto
• Problema e Motivação
• Objetivos
• Arquitetura do Sistema
• Hardware Utilizado
• Macroetapas do Projeto
• Estrutura do Repositório
• Tecnologias e Ferramentas
• Equipe
• Possíveis Submissões
• Referências Bibliográficas
• Licença

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🚀 Sobre o Projeto

Este repositório contém toda a base de conhecimento do projeto de pesquisa para o desenvolvimento de um sistema de coleta de dados em tempo real, análise e comunicação instantânea dos impactos operacionais decorrentes de paradas ou intercorrências na área portuária do Porto do Itaqui, administrado pela EMAP (Empresa Maranhense de Administração Portuária).

O projeto é desenvolvido pelo Instituto Federal do Maranhão (IFMA) — Campus Santa Inês, com o objetivo de modernizar os processos de coleta de informações sobre a movimentação de veículos e equipamentos móveis, substituindo fluxos manuais por análises automatizadas e relatórios em tempo real.

📌 A documentação segue o padrão Google Open Knowledge Format (OKF v0.1) para permitir navegação tanto por desenvolvedores quanto por agentes de IA.

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🔍 Problema e Motivação

A operação portuária no Porto do Itaqui é um ambiente de alta complexidade e dinamismo. Atualmente, o registro e a comunicação de intercorrências operacionais enfrentam gargalos críticos:

Desafio	Descrição
Processos Manuais	Dependência de e-mails e comunicações verbais para reportar paradas de equipamentos
Atrasos na Tomada de Decisão	Falta de informações imediatas e estruturadas gera lentidão no realinhamento entre equipes
Subutilização de Recursos	Ociosidade de equipamentos e atrasos logísticos por falta de visibilidade em tempo real

Benefícios Esperados

• 📊 Decisões Baseadas em Dados — Medições precisas de OEE e tempos de ciclo dos ativos móveis
• 🗺️ Otimização de Rotas — Trajetos ótimos para veículos portuários, mitigando congestionamentos internos
• 📡 Comunicação em Tempo Real — Intercorrências registradas e notificadas instantaneamente
• 🔄 Modelo Replicável — Arquitetura aberta que pode servir de referência para outros portos brasileiros

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🎯 Objetivos

Objetivo Geral

Desenvolver um sistema de coleta de dados em tempo real, análise e processamento, com registro e comunicação instantânea dos impactos operacionais decorrentes de paradas ou intercorrências na área portuária.

Macroetapas

1. Sensoriamento com Geolocalização — Tags de rastreamento com LoRa, BLE e GNSS/GPS
2. Monitoramento e Coleta em Tempo Real — Protocolos de comunicação eficientes para telemetria
3. Banco de Dados Dedicado — Repositório centralizado de cadastro, sensoriamento e paradas
4. Algoritmos Operacionais — Cálculo de OEE e geração de rotas ótimas de tráfego
5. Sistema de Notificação — Canais de comunicação em massa para alertas de paradas
6. Dashboards Interativos — Interfaces visuais de KPIs para gerência e supervisores

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🏗️ Arquitetura do Sistema

O sistema é composto por três camadas que operam de forma integrada:

graph TD
    subgraph Camada_de_Borda ["🔌 Camada de Borda (Edge)"]
        Tag1["Tags Móveis<br/>(T-Beam / T-Echo / XIAO)<br/>Coleta GPS, BLE, Ultrassom"]
        GW["Gateways de Campo<br/>(LoRa32 V2.1)<br/>Recepção LoRa/BLE → Wi-Fi"]
        Tag1 -- "LoRa / BLE" --> GW
    end

    subgraph Servidor_Central ["⚙️ Camada de Processamento"]
        DB[("Banco de Dados Relacional<br/>(Cadastro, Telemetria, Paradas)")]
        AlgOEE["Algoritmo OEE<br/>(Disponibilidade, Performance, Qualidade)"]
        AlgRota["Algoritmo de Rota Ótima<br/>(Estocástico / Tempo Real)"]
        GW -- "HTTP / MQTT (Wi-Fi)" --> DB
        DB <--> AlgOEE
        DB <--> AlgRota
    end

    subgraph Apresentacao ["📊 Camada de Apresentação"]
        DashKPI["Dashboard de Relatórios<br/>(OEE, Produtividade, Ociosidade)"]
        DashRota["Interface de Rota Ótima<br/>(Instruções para Operadores)"]
        Alert["Sistema de Notificação<br/>(Alertas instantâneos)"]
        DB --> DashKPI
        AlgRota --> DashRota
        DB --> Alert
    end

Detalhamento das Camadas

Camada	Função	Componentes
Borda (Edge)	Coleta de dados nos ativos portuários	Tags móveis (GPS/BLE/Ultrassom) + Gateways LoRa
Processamento	Armazenamento e inteligência operacional	Banco de dados relacional + Algoritmos OEE e Roteamento
Apresentação	Visualização e alertas em tempo real	Dashboards gerenciais + Sistema de notificações

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🔧 Hardware Utilizado

O projeto avalia e utiliza quatro placas de desenvolvimento com diferentes capacidades de comunicação sem fio:

Placa	MCU	Comunicação	Diferencial
LILYGO LoRa32 V2.1	ESP32	LoRa SX1276 + Wi-Fi + BLE	Display OLED 0.96" + Leitor SD — ideal como Gateway
Seeed XIAO nRF54L15	Arm Cortex-M33 + RISC-V	Bluetooth 6.0	Ultra compacta (21×17.8mm) — ideal como tag BLE
LILYGO T-Beam V1.2	ESP32	LoRa SX1276/78 + GPS NEO-6M	GPS integrado + suporte Meshtastic — ideal como tag outdoor
LILYGO T-Echo	nRF52840	LoRa SX1262 + BLE + GPS	Ultra baixo consumo + E-Paper — ideal para monitoramento contínuo

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📅 Macroetapas do Projeto

O projeto tem duração de 2 anos, distribuído em trimestres:

Ano 1                                    Ano 2
 T1      T2      T3      T4      T1      T2      T3      T4
┌───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┐
│▓▓▓▓▓▓▓│▓▓▓▓▓▓▓│       │       │       │       │       │       │ Planejamento e Levantamento
│       │▓▓▓▓▓▓▓│▓▓▓▓▓▓▓│       │       │       │       │       │ Infraestrutura e Aquisições
│       │       │▓▓▓▓▓▓▓│▓▓▓▓▓▓▓│▓▓▓▓▓▓▓│▓▓▓▓▓▓▓│       │       │ Protótipos e Maquete 3D
│       │       │▓▓▓▓▓▓▓│▓▓▓▓▓▓▓│▓▓▓▓▓▓▓│▓▓▓▓▓▓▓│       │       │ Desenvolvimento de Software
│       │       │       │       │       │       │▓▓▓▓▓▓▓│       │ Validação e Implantação
│       │▓ ▓ ▓ ▓│▓ ▓ ▓ ▓│       │▓ ▓ ▓ ▓│▓ ▓ ▓ ▓│▓ ▓ ▓ ▓│       │ Congressos e Publicações
└───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┘

📎 Para o cronograma detalhado por trimestres, consulte timeline.md. Para o acompanhamento operacional com tarefas rastreáveis, consulte schedule.md.

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📁 Estrutura do Repositório

EMAP/
├── README.md                          ← Este arquivo
├── index.md                           ← Índice geral da base de conhecimento (OKF)
├── log.md                             ← Histórico de atualizações do repositório
│
├── objectives/                        ← Objetivos e escopo do projeto
│   ├── index.md
│   ├── scope.md                       ← Objetivo geral e macroetapas
│   └── justification.md              ← Contexto operacional e relevância
│
├── organization/                      ← Planejamento e equipe
│   ├── index.md
│   ├── timeline.md                    ← Cronograma geral (2 anos / trimestres)
│   ├── schedule.md                    ← Cronograma operacional (tarefas rastreáveis)
│   └── team.md                        ← Equipe executora e currículos Lattes
│
├── hardware/                          ← Especificações técnicas de hardware
│   ├── index.md
│   ├── lilygo_lora32.md               ← ESP32 + LoRa SX1276
│   ├── lilygo_t_beam.md               ← ESP32 + LoRa + GPS
│   ├── lilygo_t_echo.md               ← nRF52840 + LoRa SX1262 + E-Paper
│   └── seeed_xiao_nrf54l15.md         ← Cortex-M33 + BLE 6.0
│
├── software/                          ← Arquitetura de software
│   ├── index.md
│   ├── system_architecture.md         ← Fluxo de dados e camadas do sistema
│   └── implementation.md              ← Ponte para o MVP funcional (apps/periplus)
│
├── research/                          ← Base de pesquisa
│   ├── index.md
│   ├── references.md                  ← Referências bibliográficas acadêmicas
│   └── links.md                       ← Links úteis (SDKs, firmwares, APIs)
│
├── experiments/                       ← Testes e validações
│   ├── index.md
│   └── indoor_positioning.md          ← Mapeamento indoor com ultrassom
│
├── infra/
│   └── supabase/                      ← Supabase self-hosted (emap.rynalde.com): camada do compose, e-mails, túnel
│
└── apps/                              ← Código executável
    ├── itaqui-digital/                ← Gêmeo digital do porto (Next.js + AIS + 3D + login)
    └── periplus/                      ← MVP de rastreamento (firmware + backend)
        ├── firmware/                  ← Sketches das placas (LoRa, BLE CS, celular)
        ├── bridge/                    ← Ponte serial → Supabase (TypeScript)
        ├── supabase/                  ← Migrations e seed do banco
        ├── web/                       ← Mapa Next.js + Leaflet
        ├── dashboard/                 ← Tabelas React + Vite
        └── docs/                      ← Arquitetura, pinagens, setup, testes

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🛠️ Tecnologias e Ferramentas

Comunicação Sem Fio

Tecnologia	Uso no Projeto	Alcance Típico
LoRa (SX1276 / SX1262)	Transmissão de telemetria de longo alcance	2–15 km (outdoor)
Bluetooth Low Energy (BLE)	Detecção de proximidade entre ativos	10–100 m
GNSS / GPS (NEO-6M / L76K)	Posicionamento outdoor dos veículos	Global
Ultrassom	Posicionamento indoor em maquete de testes	1–5 m

Protocolos e SDKs

Ferramenta	Descrição
Meshtastic	Firmware de rede mesh LoRa para T-Beam e T-Echo
RadioLib	Biblioteca RF para controle direto dos chips Semtech
nRF Connect SDK	SDK Nordic para nRF52840 e nRF54L15
ESP-IDF	Framework IoT da Espressif para ESP32
Zephyr RTOS	Sistema operacional de tempo real para múltiplas MCUs

Indicadores Operacionais

Indicador	Fórmula
OEE	Disponibilidade × Performance × Qualidade
Disponibilidade	Tempo Operacional Real ÷ Tempo Programado
Performance	Velocidade Real ÷ Capacidade Nominal
Qualidade	Movimentações Corretas ÷ Total de Movimentações

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👥 Equipe

Função	Nome	Titulação	Instituição
Coordenador Geral	Ernesto Franklin Marçal Ferreira	Dr. em Automação e Controle	IFMA Campus Santa Inês
Vice-Coordenador	Sadoc Fonseca Rocha Filho	Me. em Matemática	IFMA Campus Pedreiras
Pesquisador	Leonardo Espindola Fonseca Rocha	Esp. em Eng. Portuária	Pesq. de Hardware e Integração

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🌐 Possíveis Submissões

Congresso Internacional de Desempenho Portuário - XII CIDESPORT

• Link de acesso: Clique aqui
• Local: Florianópolis - SC
• Datas no link referente ao ano passado!

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📚 Referências Bibliográficas

1. SINK, D. S.; TUTTLE, T. C. Planejamento e Medição para Performance. Qualitymark Editora, 1993.
2. PALOMINO, R. A Eficiência Global de Equipamentos (OEE) como Indicador em Operações Portuárias. ENEGEP, 2018.
3. ABNT. NBR ISO 9001:2015 — Sistemas de Gestão da Qualidade. Rio de Janeiro, 2015.
4. COLLYER, M. A.; COLLYER, W. O. Dicionário de Comércio Marítimo. Editora Lutência, 2002.
5. SILVA, L. A. T. Logística no Comércio Exterior. Aduaneiras, 2004.
6. ALFREDINI, P. Obras e Gestão de Portos e Costas. Editora Edgard Blucher, 2005.

📎 Referências completas com aplicação ao projeto disponíveis em references.md.

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📄 Licença

Este projeto é parte de uma pesquisa acadêmica do IFMA em cooperação com a EMAP. Para informações sobre uso e reprodução, entre em contato com os coordenadores do projeto.

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