Publicação
Desenvolvimento de um sistema de controlo e monitorização residencial através de tecnologias associadas à Internet das Coisas
| Resumo: | A presente dissertação visa o desenvolvimento de um sistema de controlo e monitorização residencial baseado numa plataforma IoT (Internet of Things). O sistema assenta numa arquitetura de redes sem fios híbrida que integra vários dispositivos Bluetooth Low Energy (BLE) e/ou Wi-Fi com diferentes funções, como nós sensores, nós atuadores e um hub/gateway. A comunicação entre entidades da plataforma é assegurada pelo protocolo MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) através do modelo publish/subscribe. A realização deste projeto assenta em vários aspetos essenciais, dos quais se destacam: especificação da arquitetura enquadrada com as necessidades e funcionalidades desejadas; seleção e programação de dispositivos para controlo e monitorização de equipamentos da smart home; implementação de base de dados local para o armazenamento de dados relevantes; implementação de gateway (BLE-Wi-Fi) de forma a permitir a comunicação entres dispositivos com diferentes protocolos; desenvolvimento de aplicação Android para controlar e monitorizar em tempo real os equipamentos através de uma interface gráfica. Para a validação experimental foram realizados diversos testes para verificar o atraso e a fiabilidade das comunicações num ambiente habitacional. Foi possível verificar que não ocorreram perdas de pacotes e que o atraso máximo em todos os casos foi inferior a 1 segundo, permitindo que o sistema reaja rapidamente a alterações do valor de corrente, evitando que o disjuntor na habitação atue e possibilitando que o utilizador receba/envie dados de forma quase instantânea. A aplicação Android desenvolvida funcionou como pretendido, enviando e recebendo dados através da rede com o protocolo MQTT, e os sensores utilizados funcionaram com a precisão adequada. Um sistema de carregamento de veículos elétricos já existente foi integrado com sucesso no sistema e foi desenvolvido um protótipo de uma tomada elétrica inteligente que calcula os valores eficazes de tensão e corrente e controla o estado de operação do equipamento que a ela estiver ligado. O desenvolvimento do sistema teve em conta a utilização de software/firmware de utilização livre e hardware de baixo custo. Conforme validado com os resultados experimentais, os objetivos estabelecidos inicialmente foram cumpridos. |
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| Autores principais: | Figueiredo, Ruben Emanuel Fernandes |
| Assunto: | Smart home IoT MQTT Wi-Fi Bluetooth low energy |
| Ano: | 2019 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | A presente dissertação visa o desenvolvimento de um sistema de controlo e monitorização residencial baseado numa plataforma IoT (Internet of Things). O sistema assenta numa arquitetura de redes sem fios híbrida que integra vários dispositivos Bluetooth Low Energy (BLE) e/ou Wi-Fi com diferentes funções, como nós sensores, nós atuadores e um hub/gateway. A comunicação entre entidades da plataforma é assegurada pelo protocolo MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) através do modelo publish/subscribe. A realização deste projeto assenta em vários aspetos essenciais, dos quais se destacam: especificação da arquitetura enquadrada com as necessidades e funcionalidades desejadas; seleção e programação de dispositivos para controlo e monitorização de equipamentos da smart home; implementação de base de dados local para o armazenamento de dados relevantes; implementação de gateway (BLE-Wi-Fi) de forma a permitir a comunicação entres dispositivos com diferentes protocolos; desenvolvimento de aplicação Android para controlar e monitorizar em tempo real os equipamentos através de uma interface gráfica. Para a validação experimental foram realizados diversos testes para verificar o atraso e a fiabilidade das comunicações num ambiente habitacional. Foi possível verificar que não ocorreram perdas de pacotes e que o atraso máximo em todos os casos foi inferior a 1 segundo, permitindo que o sistema reaja rapidamente a alterações do valor de corrente, evitando que o disjuntor na habitação atue e possibilitando que o utilizador receba/envie dados de forma quase instantânea. A aplicação Android desenvolvida funcionou como pretendido, enviando e recebendo dados através da rede com o protocolo MQTT, e os sensores utilizados funcionaram com a precisão adequada. Um sistema de carregamento de veículos elétricos já existente foi integrado com sucesso no sistema e foi desenvolvido um protótipo de uma tomada elétrica inteligente que calcula os valores eficazes de tensão e corrente e controla o estado de operação do equipamento que a ela estiver ligado. O desenvolvimento do sistema teve em conta a utilização de software/firmware de utilização livre e hardware de baixo custo. Conforme validado com os resultados experimentais, os objetivos estabelecidos inicialmente foram cumpridos. |
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