AQUA: Monitoramento de câmeras públicas e dados hidrometeorológicos no apoio à gestão de alagamentos urbanos. 🌧️

Joinville enfrenta recorrentes alagamentos e enchentes, resultado de sua posição geográfica entre morros e bacias hidrográficas, além de fatores urbanos que dificultam o escoamento das águas pluviais.
Nos últimos anos, eventos hidrológicos extremos têm se tornado mais frequentes — especialmente no verão — trazendo desafios à gestão urbana, à tomada de decisões preventivas e à mitigação de riscos.

A proposta consiste no desenvolvimento de uma aplicação web voltada ao monitoramento em tempo real de alagamentos.
A solução integra câmeras públicas localizadas em pontos estratégicos, aplicando visão computacional, aprendizado de máquina e reconhecimento de padrões para comparar imagens em tempo real com registros históricos, identificando áreas afetadas com maior precisão.

Professor: Marco André Mendes

Equipe:

• Bianca Isadora Joselli de Souza
• Helena Soares Pereira
• Matheus Miguel Michalski
• Nicole Ferreira Melo
• Rafael August Otto
• Vitor André da Silva

Links do projeto:

• Backend: Repositório e Publicação
• Frontend: Repositório e Publicação

Ordem de Serviço (O.S.)

Ocorrência de Alagamentos

Joinville enfrenta recorrentes alagamentos e enchentes devido à sua posição geográfica entre morros e bacias hidrográficas, além de fatores urbanos que dificultam o escoamento das águas da chuva. Diante dessa situação, surgiu a necessidade de uma solução que auxilie no monitoramento dessas ocorrências. Para isso, foi proposto o desenvolvimento do sistema AQUA, uma aplicação web voltada ao acompanhamento de áreas com risco de alagamento. O sistema utilizará câmeras públicas instaladas em pontos estratégicos da cidade e técnicas de visão computacional para analisar imagens em tempo real e compará-las com registros históricos. Dessa forma, será possível identificar áreas afetadas com maior precisão e disponibilizar informações que auxiliem na prevenção de riscos.

A empresa fictícia AQUA Monitoramento Ambiental desenvolveu um sistema voltado ao acompanhamento de condições climáticas e ao monitoramento de áreas com risco de alagamento em Joinville. O sistema foi criado com o objetivo de auxiliar a Defesa Civil e a população no acompanhamento de situações de risco relacionadas a chuvas intensas, transbordamento de rios e acúmulo de água em vias urbanas.

O projeto foi idealizado por uma equipe de desenvolvedores interessados em utilizar tecnologia e análise de dados para auxiliar na prevenção de alagementos na cidade.

Atualmente, a Defesa Civil enfrenta dificuldades relacionadas ao acompanhamento de áreas com risco de alagamento. Grande parte do trabalho realizado por esses órgãos ainda depende de processos manuais e da consulta a diversas fontes de informação separadas.

Em muitos casos, os profissionais precisam acessar diferentes plataformas para verificar dados meteorológicos, níveis de chuva, condições de rios e registros históricos de enchentes. Essas informações nem sempre estão centralizadas em um único sistema, o que torna o processo de análise mais demorado e complexo.

Além disso, o acompanhamento de ocorrências em tempo real pode exigir a consulta de câmeras públicas, registros de chamados da população e dados meteorológicos atualizados. Como essas informações estão distribuídas em diferentes sistemas ou plataformas, os profissionais responsáveis pelo monitoramento precisam reunir manualmente esses dados para compreender a situação de determinada região.

Esse cenário pode dificultar a identificação rápida de áreas com maior risco de alagamento, especialmente durante períodos de chuvas intensas. A falta de uma visualização centralizada das informações também pode tornar mais difícil o planejamento de ações preventivas ou emergenciais.

Pensando nesses desafios, surgiu a proposta do sistema AQUA, que busca reunir diferentes tipos de informações ambientais em uma única plataforma digital. O sistema permite visualizar dados climáticos, acompanhar regiões monitoradas e identificar áreas com maior probabilidade de alagamento por meio de mapas e indicadores.

Diante desse contexto, percebe-se que a ausência de ferramentas integradas pode tornar o trabalho de monitoramento ambiental mais lento e complexo para órgãos como a Defesa Civil. A necessidade de consultar diversas fontes de informação e reunir dados manualmente pode dificultar a análise rápida das condições climáticas e dos riscos existentes em determinadas regiões.

Com a utilização do sistema AQUA, torna-se possível centralizar informações importantes em uma única plataforma, facilitando a visualização dos dados e o acompanhamento das condições ambientais. Dessa forma, o sistema pode contribuir para melhorar o monitoramento de áreas com risco de alagamento e auxiliar na tomada de decisões em situações de emergência.

Diante das dificuldades no monitoramento de áreas com risco de alagamento, propõe-se o desenvolvimento do AQUA, um sistema digital que reúne informações em uma única plataforma. O objetivo do software é auxiliar no acompanhamento de regiões com risco de alagamento, facilitando o acesso a dados que hoje estão espalhados em diferentes fontes.

O sistema permitirá acompanhar situações de risco por meio de câmeras públicas localizadas em pontos estratégicos da cidade, possibilitando a visualização de determinadas áreas em tempo real. Essas imagens serão utilizadas para auxiliar na identificação de possíveis alagamentos e no acompanhamento das condições das ruas.

O AQUA terá dois tipos de usuários. O primeiro é o usuário público, que poderá acessar o sistema para visualizar o mapa com os pontos monitorados, consultar regiões com risco de alagamento e acompanhar as imagens das câmeras disponíveis.

O segundo é o administrador, responsável por gerenciar as informações do sistema. Esse usuário poderá cadastrar pontos de monitoramento, registrar ocorrências e adicionar câmeras utilizadas no acompanhamento das regiões.

Com o AQUA, as informações sobre possíveis alagamentos ficam centralizadas e mais fáceis de visualizar, ajudando órgãos como a Defesa Civil no monitoramento das áreas de risco e permitindo que a população tenha acesso a informações importantes sobre a situação das regiões monitoradas.

Organiza-se, previamente, nestes moldes o Modelo Entidade-Relacionamento(MER). Dadas as Entidades e seus campos e/ou relacionamentos:

• user

  • Função: armazena os usuários do sistema.
  • Principais atributos: nome, email, data_nascimento, tipo, google_sub, created_at, updated_at.
  • Relações: 1:N com payment_type.

• payment_type

  • Função: guarda dados de pagamento (cartão, PIX, etc.).
  • Principais atributos: tipo_identificacao, numero, emissor.
  • Relações: N:1 com user; 1:N com donation.

• donation

  • Função: registra doações.
  • Principais atributos: valor, descricao, data, payment_type_id.

• region

  • Função: regiões geográficas monitoradas.
  • Principais atributos: nome, cidade, geometria (região geométrica), created_at, updated_at.
  • Relações: 1:N com neighborhood.

• neighborhood

  • Função: bairros dentro de uma região.
  • Principais atributos: nome, cidade, geometria.
  • Relações: N:1 com region; 1:N com address.

• address

  • Função: endereços físicos (onde há câmeras, protocolos etc.).
  • Principais atributos: cep, cidade, estado, latitude, longitude.
  • Relações: N:1 com neighborhood; 1:N com camera, protocol, flood_detection_record.

• camera

  • Função: câmeras instaladas para monitoramento.
  • Principais atributos: nome, url_video, descricao, status, address_id.
  • Relações: N:1 com address; 1:N com flood_detection_record.

• flood_detection_record

  • Função: resultados da detecção automática de enchentes.
  • Principais atributos: is_flooded (boolean), probabilidade (normal/médio/inundado), nivel_medio, data_imagem, camera_id, address_id.

• protocol

  • Função: protocolos administrativos (ocorrências formais).
  • Principais atributos: status, assunto, descricao, arquivos, address_id.
  • Relações: 1:N com response.

• response

  • Função: respostas associadas a um protocolo.
  • Principais atributos: mensagem, arquivo, protocol_id.

• weather

  • Função: dados meteorológicos coletados.
  • Principais atributos: data, latitude, longitude, chuva, temperatura, umidade, pressao, vazao_rio.
  • Relações: 1:N com flood_point, 1:N com notification.

• flood_point

  • Função: pontos com probabilidade de enchente baseada em dados climáticos.
  • Principais atributos: cidade, regiao, bairro, probabilidade, geometria, weather_id.

• notification

  • Função: notificações sobre risco de enchente.
  • Principais atributos: data_inicio, data_fim, situacao, bairro, weather_id.

• forecast

  • Função: previsões meteorológicas futuras.
  • Principais atributos: latitude, longitude, data probabilidade.
  • Entidade isolada: sem relacionamento explícito.

  Observações: Estuda-se o relacionamento dessa entidade com a notification.

• occurrence

  • Função: registro de ocorrências históricas de enchentes.
  • Principais atributos: data, situacao, tipo, bairro, cidade.
  • Entidade isolada: sem relacionamento explícito.

  Observações: Estuda-se o relacionamento dessa entidade com weather.

• Observa-se, majoritariamente, a utilização dos atributos create_at e update_at, para uma melhor validação das alterações em cada instância.

Os atores identificados no sistema são:

• Visitante: pode cadastrar-se, visualizar informações como o mapa interativo e as câmeras de monitoramento;
• Usuário autenticado: possui acesso a funcionalidades adicionais, como gerenciamento de perfil e realização de doações;
• Administrador: responsável por funcionalidades mais avançadas, como registrar ocorrências, gerenciar câmeras e cadastrar pontos de alagamento.

RF001 – Registro de Usuários:
Permite o cadastro de novos usuários no sistema para possibilitar acesso às funcionalidades da plataforma.

Dados necessários: nome, e-mail, data de nascimento, senha.
Usuários: visitantes.

RF002 – Autenticação de Usuários:
Permite que o usuário acesse o sistema utilizando credenciais válidas ou autenticação via conta Google.

Dados necessários: e-mail, senha, conta Google (OAuth).
Usuários: todos os usuários.

RF003 – Recuperação de Conta:
Permite que o usuário recupere o acesso à conta caso esqueça sua senha.

Dados necessários: e-mail.
Usuários: todos os usuários.

RF004 – Envio de Código de Recuperação:
Envia um código de verificação para o e-mail informado durante o processo de recuperação de senha.

Dados necessários: e-mail, código de recuperação, tempo de validade.
Usuários: sistema.

RF005 – Validação de Código de Recuperação:
Verifica se o código de recuperação informado pelo usuário é válido.

Dados necessários: código de recuperação, tempo de validade.
Usuários: sistema.

RF006 – Indicação de Resultado da Recuperação:
Exibe ao usuário o resultado do processo de recuperação de senha.

Dados necessários: status da recuperação.
Usuários: todos os usuários.

RF007 – Cadastro de Pontos de Alagamento:
Permite que administradores registrem pontos de alagamento monitorados no sistema.

Dados necessários: latitude, longitude, cidade, bairro, índice de chuva, umidade do ar, probabilidade, duração do evento, pressão atmosférica, vazão do rio.
Usuários: administradores.

RF008 – Cadastro de Ocorrências:
Permite registrar ocorrências relacionadas a eventos de risco ou alagamento.

Dados necessários: situação, tipo, cidade, bairro.
Usuários: administradores.

RF009 – Cadastro de Câmeras de Monitoramento:
Permite registrar câmeras públicas utilizadas para monitoramento das ruas.

Dados necessários: nome da câmera, latitude, longitude, bairro ou região, status.
Usuários: administradores.

RF010 – Configuração de Notificações:
Permite que administradores configurem alertas de risco para regiões específicas.

Dados necessários: situação, cidade, bairro, descrição.
Usuários: administradores.

RF011 – Cadastro de Dados Climáticos:
Permite registrar dados ambientais coletados para análise de risco.

Dados necessários: precipitação, umidade do ar, pressão atmosférica, vazão do rio.
Usuários: sistema / administradores.

RF012 – Processamento de Dados Climáticos:
Analisa dados ambientais e históricos para estimar riscos de alagamento.

Dados necessários: dados climáticos, histórico de alagamentos, altitude.
Usuários: sistema.

RF013 – Cálculo de Probabilidade de Alagamento:
Calcula a probabilidade de ocorrência de alagamentos utilizando modelos de aprendizado de máquina.

Dados necessários: dados climatológicos, dados topográficos, histórico de eventos.
Usuários: sistema.

RF014 – Classificação de Nível de Criticidade:
Classifica o risco conforme níveis de criticidade definidos.

Dados necessários: índice de risco, parâmetros de classificação.
Usuários: administradores.

RF015 – Confirmação de Alteração de Criticidade:
Solicita confirmação antes da alteração de nível de criticidade.

Dados necessários: nível atual, novo nível selecionado.
Usuários: administradores.

RF016 – Envio de Notificações:
Envia alertas aos usuários quando há alteração significativa no nível de risco.

Dados necessários: nível de risco, região, mensagem de alerta.
Usuários: sistema e administradores.

RF017 – Filtragem de Registros Históricos:
Permite aplicar filtros para análise de dados históricos.

Dados necessários: categoria, tipo, bairro, data, situação.
Usuários: administradores.

RF018 – Processamento de Doações:
Processa contribuições financeiras realizadas pelos usuários.

Dados necessários: valor da doação, forma de pagamento, dados do cartão ou Pix.
Usuários: usuários autenticados.

RF019 – Gerenciamento de Cartões:
Permite armazenar e validar dados de cartões utilizados em doações.

Dados necessários: nome do titular, número do cartão, validade, CPF, CVV.
Usuários: usuários autenticados.

RF020 – Confirmação de Pagamento:
Apresenta tela de confirmação antes da finalização da doação.

Dados necessários: valor, forma de pagamento, dados do cartão mascarados.
Usuários: usuários autenticados.

RF021 – Geração de QR Code Pix:
Gera código e QR Code para pagamento via Pix.

Dados necessários: valor, código Pix, tempo de validade.
Usuários: usuários autenticados.

RF022 – Gerenciamento de Perfil:
Permite que o usuário visualize e edite seus dados pessoais.

Dados necessários: nome, e-mail, data de nascimento, senha, foto de perfil.
Usuários: usuários autenticados.

RF023 – Exclusão de Conta:
Permite que o usuário exclua sua conta permanentemente.

Dados necessários: confirmação de exclusão.
Usuários: usuários autenticados.

RF024 – Visualização do Mapa Interativo:
Exibe mapa contendo pontos de alagamento monitorados.

Dados necessários: latitude, longitude, bairro, probabilidade, duração do evento.
Usuários: todos os usuários.

RF025 – Visualização de Gráficos Climáticos:
Apresenta gráficos com indicadores ambientais.

Dados necessários: precipitação, vazão do rio, umidade do ar, pressão atmosférica.
Usuários: administradores.

RF026 – Visualização de Previsões Climáticas:
Permite visualizar previsões para diferentes intervalos de tempo.

Dados necessários: intervalo de previsão, dados climáticos.
Usuários: administradores.

RF027 – Visualização de Dashboard:
Exibe indicadores gerais de monitoramento em tempo real.

Dados necessários: indicadores climáticos, níveis de risco, alertas ativos.
Usuários: administradores.

RF028 – Visualização de Histórico:
Permite consultar registros históricos de eventos monitorados.

Dados necessários: data, categoria, bairro, tipo de evento.
Usuários: administradores.

RF029 – Visualização de Lista de Pontos:
Exibe lista de pontos monitorados com resumo das informações.

Dados necessários: bairro, probabilidade, duração do evento.
Usuários: administradores.

RF030 – Visualização de Probabilidade de Alagamento:
Apresenta em tempo real o nível de risco em determinada região.

Dados necessários: região, índice de risco, nível de criticidade.
Usuários: todos os usuários.

RF031 – Visualização de Câmeras:
Permite visualizar imagens de câmeras públicas em tempo real.

Dados necessários: identificação da câmera, localização, imagem.
Usuários: todos os usuários.

RF032 – Visualização de Informações das Câmeras:
Apresenta dados básicos de cada câmera monitorada.

Dados necessários: nome da câmera, bairro, região.
Usuários: todos os usuários.

RF033 – Visualização de Blog:
Exibe publicações informativas sobre enchentes.

Dados necessários: título, imagem, resumo.
Usuários: todos os usuários.

RF034 – Exibição de Publicações Populares:
Apresenta as publicações mais acessadas no blog.

Dados necessários: número de acessos, título da publicação.
Usuários: todos os usuários.

RF035 – Visualização da Página Sobre Nós:
Exibe informações institucionais sobre a equipe e objetivos do projeto.

Dados necessários: texto institucional, integrantes da equipe.
Usuários: todos os usuários.

RF036 – Exibição de Ícones de Nível de Risco:
Apresenta cores e ícones no mapa para representar níveis de criticidade.

Dados necessários: nível de risco, cores, ícones.
Usuários: todos os usuários.

RF037 – Busca de Regiões no Mapa:
Permite pesquisar regiões ou pontos monitorados.

Dados necessários: nome da região ou bairro.
Usuários: todos os usuários.

RF038 – Exibição de Perfil do Usuário:
Mostra foto de perfil e nome do usuário autenticado.

Dados necessários: nome, foto de perfil.
Usuários: usuários autenticados.

RF039 – Acesso à Página de Perfil:
Permite acessar a página com dados pessoais do usuário.

Dados necessários: dados do usuário.
Usuários: usuários autenticados.

RF040 – Visualização de Dados da Conta:
Exibe informações completas da conta do usuário.

Dados necessários: nome, e-mail, data de nascimento, data de criação da conta.
Usuários: usuários autenticados.

RF041 – Acesso ao Dashboard:
Permite acessar a área principal de monitoramento do sistema.

Dados necessários: dados de monitoramento.
Usuários: usuários autenticados.

RF042 – Acesso à Página de Segurança:
Permite acessar área de gerenciamento da conta.

Dados necessários: dados da conta do usuário.
Usuários: usuários autenticados.

RF043 – Edição de Dados Pessoais:
Permite alterar dados cadastrais do usuário.

Dados necessários: nome, e-mail, data de nascimento.
Usuários: usuários autenticados.

RF044 – Alteração de Senha:
Permite alterar a senha da conta mediante validação da senha atual.

Dados necessários: senha atual, nova senha, confirmação da senha.
Usuários: usuários autenticados.

RF045 – Confirmação de Ações Críticas:
Solicita confirmação antes de ações importantes no sistema.

Dados necessários: ação solicitada, confirmação do usuário.
Usuários: usuários autenticados.

RF046 – Exclusão Permanente de Conta:
Permite excluir permanentemente a conta do usuário após confirmação.

Dados necessários: confirmação de exclusão.
Usuários: usuários autenticados.

RNF001 – O sistema deve armazenar senhas de forma criptografada, utilizando algoritmo seguro (ex.: bcrypt ou Argon2).

RNF002 – O sistema deve utilizar protocolo HTTPS em todas as requisições para garantir a confidencialidade e integridade dos dados transmitidos.

RNF003 – O sistema deve carregar a página inicial em até 5 segundos em condições normais de rede.

RNF004 – O sistema deve estar disponível 24 horas por dia, 7 dias por semana, com no mínimo 99% de uptime mensal.

RNF005 – O sistema deve realizar backups automáticos semanais do banco de dados.

RNF006 – O sistema deve ser responsivo e se adaptar automaticamente a diferentes resoluções de tela (desktop, tablet e mobile).

RNF007 – O sistema deve disponibilizar interface intuitiva, priorizando navegação simplificada e conteúdo objetivo.

RNF008 – O sistema deve ser desenvolvido utilizando Clean Architecture e Domain Driven Design, permitindo fácil manutenção e expansão.

RNF009 – O sistema deve manter logs de erros e acessos, permitindo auditoria e monitoramento.

RN01 – O sistema deve permitir o cadastro de usuários com nome, e-mail, data de nascimento e senha.

RN02 – Apenas usuários administradores poderão acessar funções de gerenciamento do sistema.

RN03 – O cadastro, edição e remoção de pontos de monitoramento será restrito a usuários administradores.

RN04 – Cada ponto de monitoramento deve possuir coordenadas geográficas válidas (latitude e longitude).

RN05 – Os pontos monitorados devem estar localizados dentro da região de Joinville ou áreas próximas.

RN06 – O sistema deve registrar dados climáticos associados a cada ponto monitorado.

RN07 – Os dados climáticos devem incluir informações como precipitação, umidade do ar, pressão atmosférica e vazão do rio.

RN08 – O sistema deve armazenar o histórico de registros de monitoramento para consultas futuras.

RN09 – A visualização completa do histórico de registros será restrita a usuários administradores.

RN10 – O sistema deve calcular a probabilidade de alagamento com base em dados ambientais e históricos.

RN11 – A probabilidade de alagamento será gerada por um modelo de aprendizado de máquina.

RN12 – O sistema deve atualizar periodicamente os indicadores de risco de alagamento.

RN13 – Cada ponto monitorado deve possuir um índice de risco de alagamento associado.

RN14 – O sistema deve classificar o nível de risco conforme níveis de criticidade definidos.

RN15 – Os níveis de criticidade disponíveis devem ser: Crise, Alerta, Atenção, Mobilização e Normalidade.

RN16 – O sistema deve gerar notificações quando o índice de risco ultrapassar limites estabelecidos.

RN17 – As notificações devem estar associadas a regiões ou pontos monitorados.

RN18 – O sistema deve registrar o histórico de notificações enviadas.

RN19 – Os usuários poderão ativar ou desativar o recebimento de notificações por e-mail.

RN20 – O sistema deve monitorar alterações nos indicadores de risco em tempo real.

RN21 – O sistema deve permitir o registro de ocorrências relacionadas a eventos de alagamento.

RN22 – Cada ocorrência deve possuir informações de localização e situação do evento.

RN23 – O sistema deve integrar dados provenientes de câmeras públicas para apoio ao monitoramento.

RN24 – As câmeras cadastradas devem possuir identificação, localização e status de funcionamento.

RN25 – O sistema deve registrar estatísticas de acesso e consulta aos dados de monitoramento.