TECNOLOGIAS E SISTEMAS INTELIGENTES DE ÁGUA NO AMBIENTE URBANO: UMA ANÁLISE DA LITERATURA

TECHNOLOGIES AND INTELLIGENT WATER SYSTEMS IN THE URBAN ENVIRONMENT: A LITERATURE ANALYSIS

Autores

  • Adriana Kunen UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná http://orcid.org/0000-0003-3312-2461
  • Anderson Saccol Ferreira UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná
  • Regina Negri Pagani UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná
  • Gilson Ditzel Santos UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná

DOI:

https://doi.org/10.29183/2447-3073.MIX2023.v9.n2.91-105

Palavras-chave:

Água, Sistema inteligente, Tecnologias, Gestão de água urbana, Cidades inteligentes

Resumo

Na atualidade, o uso irracional da água nas cidades torna-se um dos fatores que contribui para agravar várias problemáticas como a poluição e a escassez destes recursos. A literatura aponta vários desafios como o consumo irresponsável, a falta de reservas naturais e ausência de tecnologia adequada. Cabe compreender estas tecnologias e seus sistemas na contemporaneidade. O artigo questiona de que forma a literatura aborda as relações entre a tecnologia, sistemas, água e inteligência. O estudo visa realizar uma revisão da literatura sobre os esforços de pesquisas acerca dos sistemas inteligentes de água. Para a revisão utilizou-se diferentes bases de dados com publicações entre 2020 a 2022. Destes, 18 artigos científicos foram analisados. Notou-se a utilização das tecnologias na oferta de soluções para os problemas ambientais da escassez de água. Apontamos soluções que contribuem para o desenvolvimento da região e das cidades e podem transformá-las em cidades mais inteligentes.

Biografia do Autor

Adriana Kunen, UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Doutoranda em Desenvolvimento Regional pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná (PPGDR-UTFPR) e Mestre em Engenharia Civil pela UTFPR. Possui graduação em Arquitetura e Urbanismo pela Universidade Tuiuti do Paraná (UTP). Professora assistente do Departamento de Arquitetura e Urbanismo da Universidade Paranaense. 

 

Anderson Saccol Ferreira, UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Doutorando em Desenvolvimento Regional pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná (PPGDR-UTFPR) e Mestre em Administração (UNOESC). Possui graduação em Arquitetura e Urbanismo pela UNOESC. Professor e Coordenador do Departamento de Arquitetura e Urbanismo da UNOESC.

 

Regina Negri Pagani, UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Doutora em Engenharia de Produção pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) com período sanduíche na Université de Technologie de Compiègne - Sorbonne Universités e Mestre em Engenharia de Produção pela UTFPR. Possui graduação em Administração de Empresas (UEM). Professora Adjunta do Magistério Superior no Departamento Acadêmico de Engenharia de Produção (DAENP) e no Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção (Mestrado e Doutorado) da UTFPR.

Gilson Ditzel Santos, UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Doutor em Administração pela Faculdade de Economia, Administração e Contabilidade da Universidade de São Paulo (USP) e Mestre em Ciências de Administração e Estudos de Políticas Públicas pela Universidade de Tsukuba, Japão. Possui graduação em Engenharia Industrial Elétrica - Ênfase em Eletrônica/Telecomunicações pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR). Professor Titular da UTFPR e dos Programas de Pós-Graduação em Desenvolvimento Regional (Mestrado e Doutorado) e Engenharia de Produção e Sistemas (Mestrado).

Referências

ADAMS, M. N.; JOKONYA, O. An investigation of smart water meter adoption factors at universities. Procedia Computer Science, v. 196, p. 324-331, 2022. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.procs.2021.12.020>. Acesso em: 07 abr. 2022.

AHAD, M. A; PAIVA, S.; TRIPATHI, G.; FEROZ, N. Enabling technologies and sustainable smart cities. Sustainable Cities and Society, v. 61, 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.scs.2020.102301>. Acesso em: 10 abr. 2022.

AHVENNIEMI, H.; HUOVILA, A.; PINTO-SEPPÄ, I.; AIRAKSINEN, M. What are the differences between sustainable and smart cities? Cities, v. 60, p. 234-245, 2017. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.cities.2016.09.009>. Acesso em: 10 abr. 2022.

AIVAZIDOU, E.; BANIAS, G.; LAMPRIDI, M.; VASILEIADIS, G.; ANAGNOSTIS, A.; PAPAGEORGIOU, E.; BOCHTIS, D. Smart technologies for sustainable water management: An urban analysis. Sustainability, v. 13, n. 24, p. 13940, 2021. Disponível em: <https://doi.org/10.3390/su132413940>. Acesso em: 07 abr. 2022.

AL-NASRAWI, S.; ADAMS, C.; EL-ZAART, A. A conceptual multidimensional model for assessing smart sustainable cities, Journal of Information Systems and Technology Management, v. 12, n. 3, p. 541-558, 2015. Disponível em: <https://doi.org/10.4301/S1807-17752015000300003>. Acesso em: 28 maio 2022.

ALLAM, Z.; DHUNNY, Z. A. On big data, artificial intelligence and smart cities.Cities, v. 89, p. 80-91, 2019. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.cities.2019.01.032>. Acesso em: 10 abr. 2022.

ARBOLINO, R.; CARLUCCI, F.; CIRA, A.; YIGITCANLAR, T.; IOPPOLO, G. Mitigating regional disparities through microfinancing: An analysis of microcredit as a sustainability tool for territorial development in Italy. Land Use Policy, v. 70, n. 1, p. 281-288, 2018. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2017.10.042>. Acesso em: 08 abr. 2022.

ARBOLINO, R.; CARLUCCI, F.; IOPPOLO, G.; YIGITCANLAR, T. Efficiency of the EU regulation on greenhouse gas emissions in Italy: The hierarchical cluster analysis approach. Ecological Indicators, v. 81, p.115-123, 2017. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2017.05.053>. Acesso em: 08 abr. 2022.

ARBUÉS, F.; GARCÍA-VALIÑAS, M. Á.; MARTÍNEZ, R. M. Estimation of residential water demand: a state-of-the-art review. The Journal of Socio-Economics, v. 32, n.1, p. 81-102, 2003. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/S1053-5357(03)00005-2>. Acesso em: 08 abr. 2022.

BIBRI, S. E., KROGSTIE, J. Smart Sustainable Cities of the Future: An Extensive Interdisciplinary Literature Review. Sustainable Cities and Society, v. 31, p. 183–212. 2017. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.scs.2017.02.016>. Acesso em: 25 maio 2022.

BISHT, S.; SINGH, O.; AGARWAL, A. An approach towards sustainable development of smart city. 2020 International Conferenceon Electrical and Electronics Engineering (ICE3), p. 146-151, 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.1109/ICE348803.2020.9122960>. Acesso em: 07 abr. 2022.

BREVIGLIERI, G. V.; OSÓRIO, G. I. D. S.; LEFÈVRE, G. B. New instruments for water management in Brazil. RAUSP Management Journal, v. 55, n. 1, p. 55-69, 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.1108/RAUSP-09-2018-0091>. Acesso em: 07 abr. 2022.

BOANO, F.; CARUSO, A.; COSTAMAGNA, E.; RIDOLFI, L.; FIORE, S.; DEMICHELIS, F.; GALVÃO, A.; PISOEIRO, J.; RIZZO, A.; MASI, F. A review of nature-based solutions for greywater treatment: Applications, hydraulic design, and environmental benefits. Science of The Total Environment, v. 711, 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.134731>. Acesso em: 07 abr. 2022.

CAMELO, S. M.; COURA, M. A.; RODRIGUES, A. C. L.; OLIVEIRA, R.; COSTA FILHO, F. C.; VIDAL, I. C. A. Modelagem da qualidade da água em sistemas de macrodrenagem de bacias urbanas. Engenharia Sanitaria Ambiental, v. 25, n. 6, p. 873-885, 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.1590/S1413-415220202019033>. Acesso em: 07 abr. 2022.

CHENŸ, Y.; HAN, D. Water quality monitoring in smart city: A pilot project. Automation in Construction, v. 89, p. 307-316, 2018. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.autcon.2018.02.008>. Acesso em: 08 abr. 2022.

DUAN, H-F.; PAN, B.; WANG, M.; CHEN, L.; ZHENG, F.; ZHANG, Y. State-of-the-art review on the transient flow modeling and utilization for urban water supply system (UWSS) management. Journal of Water Supply: Research and Technology-AQUA, v. 69, n. 8, p. 858-893, 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.2166/aqua.2020.048>. Acesso em: 07 abr. 2022.

FABIANO, L.; VACCA, G.; DINARDO, G. Smart water grid: A smart methodology to detect leaks in water distribution networks, Measurement, v. 151, p. 1-7, 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.measurement.2019.107260>. Acesso em: 25 maio 2022.

GOUVEIA, R. L.; PEDROSA, I. V. Gestão das Políticas Governamentais para os Recursos Hídricos, Recife, Pernambuco, Brasil. Desenvolvimento Em Questão, v.13, n. 32, p.103–126, 2015. Disponível em: <https://doi.org/10.21527/2237-6453.2015.32.103-126>.Acesso em: 07 abr. 2022.

GIUDICIANNI, C.; HERRERA, M.; NARDO, A.; CARRAVETTA, A.; RAMOS, H. M.; ADEYEYE, K. Zero-net energy management for the monitoring and control of dynamically-partitioned smart water systems. Journal of Cleaner Production, v. 252, 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119745>. Acesso em: 07 abr. 2022.

GONG, J.; LAMBERT, M.F.; STEPHENS, M.L.; CAZZOLATO, B.S.; ZHANG, C. Detection of Emerging through-Wall Cracks for Pipe Break Early Warning in Water Distribution Systems Using Permanent Acoustic Monitoring and Acoustic Wave Analysis. Water Resour. Manag, v. 34, p. 2419–2432, 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.1007/s11269-020-02560-1>. Acesso em: 25 maio 2022.

GOONETILLEKE, A.; YIGITCANLAR, T.; AYOKO, G. A.; EGODAWATTA, P. Sustainable Urban Water Environment: Climate, Pollution, and Adaptation. International Journal of Information Systems and Social Change, v. 6, n. 3, p. 56-58, 2015. Disponível em: <https://www.igi-global.com/pdf.aspx?tid%3D128350%26ptid%3D118550%26ctid%3D17%26t%3Dsustainable+urban+water+environment%3A+climate%2C+pollution%2C+and+adaptation%26isxn%3D9781466676916>. Acesso em: 10 abr. 2022.

GRIGG, N. S. Smart water management: can it improve accessibility and affordability of water for everyone?. Water International, v. 45, n. 6, p. 608-620, 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.1080/02508060.2020.1768738>. Acesso em: 07 abr. 2022.

HARRISON, C.; ECKMAN, B.; HAMILTON, R.; HARTSWICK, P.; KALAGNANAM, J.; PARASZCZAK, J.; WILLIAMS, P. Foundations for smarter cities, IBM J. Res. Disinvolvement, v. 54, n. 4, p. 1-16, 2010. Disponível em: <https://doi.org/10.1147/JRD.2010.2048257>. Acesso em: 25 maio 2022.

JAHANDIDEH-TEHRANI, M.; BOZORG-HADDAD, O.; LOÁICIGA, H. A. Application of particle swarm optimization to water management: an introduction and overview. Environmental Monitoring and Assessment, v. 192, n. 281, 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.1007/s10661-020-8228-z>. Acesso em: 07 abr. 2022.

LACERDA, R.T. D. O.; ENSSLIN, L.; ENSSLIN, S.R. Uma análise bibliométrica da literatura sobre estratégia e avaliação de desempenho. Gestão & Produção, v. 19, n.1, p. 59-78, 2012. Disponível em: <https://www.scielo.br/j/gp/a/sKh5wfCCGv68fdRP8GStLXC/?lang=pt>. Acesso em: 20 abr. 2022.

MAHBUB, P.; GOONETILLEKE, A.; AYOKO, G. A.; EGODAWATTA, P.; YIGITCANLAR, T. Analysis of build-up of heavy metals and volatile organics on urban roads in gold coast, Australia. Water Science & Technol, v. 63, n. 9, p. 2077-2085, 2011. Disponível em: <https://doi.org/10.2166/wst.2011.151>. Acesso em: 10 abr. 2022.

MARTÍNEZ, R.; VELA, N.; AATIK, A.; MURRAY, E.; ROCHE, P.; NAVARRO, J. M.On the Use of an IoT Integrated System for Water Quality Monitoring and Management in Wastewater Treatment Plants. Water, v. 12, n. 4, 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.3390/w12041096>. Acesso em: 07 abr. 2022.

MEKONNEN, M.; HOEKSTRA, A. Y. Four billion people facing severe water scarcity. Science Advances, v. 2, n. 2, p. 1-7, 2016. Disponível em: <https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.1500323>. Acesso em: 10 abr. 2022.

MOHANTY, S. P; CHOPPALI, U.; KOUGIANOS, E. Everything you wanted to know about smart cities: The Internet of things is the backbone. Computer Science, IEEE Consumer Electronics Magazine, v. 5, n. 3, p. 60-70, 2016. Disponível em: <https://doi.org/10.1109/MCE.2016.2556879>. Acesso em: 10 abr. 2022.

NAGAR, A.; PRADEEP, T. Clean water through nanotechnology: Needs, gaps and fulfillment. American Chemical Society ACS Nano, v. 14, n. 6, p. 6420-6435, 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.1021/acsnano.9b01730>. Acesso em: 07 abr. 2022.

NIE, X.; FAN, T.; WANG, B.; LI, Z.; SHANKAR, A.; MANICKAM, A. Big Data analytics and IoT in Operation safety management in Under Water Management. Computer Communications, v. 154, p. 188-196, 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.comcom.2020.02.052>. Acesso em: 07 abr. 2022.

RAMOS, H. M.; MCNABOLA, A.; LÓPEZ-JIMÉNEZ, P. A.; PÉREZ-SÁNCHEZ, M. Smart water management towards future water sustainable networks. Water, v. 12, n. 1, p. 58, 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.3390/w12010058>. Acesso em: 07 abr. 2022.

RUSSELL, S.; FIELDING, K. Water demand management research: a psychological perspective. Water Resources Research, v. 46, n. 5, p. 1-12, 2010. Disponível em: <https://doi.org/10.1029/2009WR008408>. Acesso em: 08 abr. 2022.

SARAJU, P.; MOHANTY, U.; KOUGIANOS, E. C.; Everything you wanted to know about smart cities: The Internet of Things is the backbone, IEEE Consumer Electronics Magazine, v. 5, n. 3, p. 60-70, 2016. Disponível em: <https://doi.org/10.1109/MCE.2016.2556879>. Acesso em: 25 maio 2022.

SAVIĆ, D.; VAMVAKERIDOU-LYROUDIA, L.; KAPELAN, Z. Smart Meters, Smart Water, Smart Societies: The iWIDGET Project. Procedia Engineering, v. 89, p. 1105-1112, 2014. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.11.231>. Acesso em: 08 abr. 2022.

SILVA, B. N.; KHAN, M.; HAN, K. Integration of Big Data analytics embedded smart city architecture with RESTful web of things for efficient service provision and energy management. Future Generation Computer Systems, v. 107, p. 975-987, 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.future.2017.06.024>. Acesso em: 07 abr. 2022.

SINGH, M.; AHMED, S. IoT based smart water management systems: A systematic review. Materials Today: Proceedings, v. 46, n. 11, p. 5211-5218, 2021. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.08.588>. Acesso em: 07 abr. 2022.

STEPHENS, M.; GONG, J.; ZHANG, C.; MARCHI, A.; DIX, L.; LAMBERT, M.F. Leak-Before-Break Main Failure Prevention for Water Distribution Pipes Using Acoustic Smart Water Technologies: Case Study in Adelaide. J. Water Resour. Plan. Manag, v. 146, n. 10, 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0001266>. Acesso em: 07 abr. 2022.

THE WORLD BANK. DataBank, Metadata Glossary, 2022. Disponível em: <https://databank.worldbank.org/metadataglossary/world-development-indicators/series/EN.URB.MCTY.TL.ZS>. Acesso em: 10 abr. 2022.

UDDIN, M. J.; JEONG, Y-K. Urban river pollution in Bangladesh during last 40 years: potential public health and ecological risk, present policy, and future prospects toward smart water management. Heliyon, v. 7, n. 2, 2021. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e06107>. Acesso em: 07 abr. 2022.

UMAMAHESWARI, S.; PRIYA, K. H.; KUMAR, S. A. Technologies used in smart city applications – An overview. 2021 International Conference on Advancements in Electrical, Electronics, Communication, Computing and Automation (ICAECA), p. 1-6, 2021. Disponível em: <https://doi.org/10.1109/ICAECA52838.2021.9675707>. Acesso em: 07 abr. 2022.

UN HABITAT. Global State of Metropolis 2020 - Population Data Booklet, 2020. Disponível em: <https://unhabitat.org/global-state-of-metropolis-2020-%E2%80%93-population-data-booklet>. Acesso em: 10 abr. 2022.

UNITED NATIONS. World Urbanization Prospects 2018: Highlights, 2019a. Disponível em: <https://population.un.org/wup/Publications/Files/WUP2018-Report.pdf>.Acesso em: 24 abr. 2022. Disponível em:https://www.sdg6data.org/?fbclid=IwAR3xWj1X9g8nwCNc7f2DD533gUJuiflhGa26mYjM0Y8Kc2_hPCEwy-k2qX4

UNITED NATIONS. Pnuma: Economizando água uma gota de cada vez, 2019b. Disponível em: <https://news.un.org/pt/story/2019/04/1666691>. Acesso em: 08 abr. 2022.

UNITED NATIONS. Sustainable Development Goal 6 on water and sanitation (SDG 6), 2020. Disponível em: <https://news.un.org/pt/story/2019/04/1666691#:~:text=A%20FAO%20estima%20que%2069,apenas%20uma%20gota%20no%20oceano>. Acesso em: 10 abr. 2022.

UNITED NATIONS. World urbanization prospects. the 2014 revision. New York: Department of Economic and Social Affairs, 2015. Disponível em: <https://population.un.org/wup/>. Acesso em: 08 abr. 2022.

VISSER, M.; BOOYSEN, M. J.; BRÜHL, J. M.; BERGER, K. J. Saving water at Cape Town schools by using smart metering and behavioral change. Water Resources and Economics, v. 34, 2021. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.wre.2020.100175>. Acesso em: 10 abr. 2022.

WAHAB, N. S. N.; SEOW, T. W.; RADZUAN, I. S. M.; MOHAMED, S. A systematic literature review on the dimensions of smart cities. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, v. 498, 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.1088/1755-1315/498/1/012087>. Acesso em: 07 abr. 2022.

WATER RESOURCES GROUP. 2017 Annual Report: Scaling Up for Impact. Water security partnerships for people, growth, and the environment. IFC, 2017. Disponível em: <https://www.2030wrg.org/wp-content/uploads/2018/03/2017-Annual-Report-2030-WRG.pdf>. Acesso em: 10 abr. 2022.

Downloads

Publicado

2023-04-02

Como Citar

Kunen, A., Ferreira, A. S., Pagani, R. N., & Santos, G. D. (2023). TECNOLOGIAS E SISTEMAS INTELIGENTES DE ÁGUA NO AMBIENTE URBANO: UMA ANÁLISE DA LITERATURA: TECHNOLOGIES AND INTELLIGENT WATER SYSTEMS IN THE URBAN ENVIRONMENT: A LITERATURE ANALYSIS . IX Sustentável, 9(2), 91–105. https://doi.org/10.29183/2447-3073.MIX2023.v9.n2.91-105

Edição

v. 9 n. 2 (2023): Mix Sustentável (edição regular)

Seção

Científica

Licença

Copyright (c) 2023 Adriana Kunen, Anderson Saccol Ferreira, Regina Negri Pagani, Gilson Ditzel Santos

Creative Commons License
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Aviso de Direito Autoral Creative Commons

Atribuição 4.0 Internacional


1. Política para Periódicos de Acesso Livre


Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:

a. Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.


b. Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.


c. Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto após o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado (Veja O Efeito do Acesso Livre).