Sistema IoT de Comunicação e Monitorização de Dados para Aplicação em Smart Cities

• Autor(a) principal: Carvalho, Rui Paulo da Silva
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/20060
• topic: Sistema IoT; Smart cities; LPWAN; LoRaWAN; Séries temporais; Grafana; Monitorização; IoT system; Time series; Monitoring

Atualmente, a procura por soluções IoT (Internet of Things) está a crescer exponencialmente, uma vez que estes sistemas permitem o acesso e controlo de aplicações, assim como a monitorização, dos seus comportamentos. No âmbito das smart cities, estes sistemas podem ter uma grande relevância, em questões como a segurança de condutores e peões, assim como analisar dados gerados pelo próprio sistema. Assim, o objetivo principal do sistema, apresentado nesta dissertação, consiste na receção e transmissão de informação, proveniente de sensores e de outros sistemas, com base em diversos protocolos de comunicação, para uma base de dados, permitindo igualmente a monitorização do sistema. Neste projeto, uma parte substancial da informação provém de um sistema externo (pavimento NEXT-Road) que gera dados com a passagem dos veículos pelo pavimento. Desta forma, as velocidades de entrada e saída dos veículos, o peso e a contagem de veículos, são informações que se consideram relevantes para a monitorização do tráfego em circulação na rodovia. São também considerados dados de temperatura, humidade e energia gerada, para a obtenção de um feedback do estado do sistema NEXT-Road. Além do pavimento, foram também adicionados sensores ambientais com o objetivo de detetar o estado do tempo no local de implementação do sistema. Toda esta informação é transmitida, através de uma tecnologia LPWAN, de forma a conseguir encaminhar a informação, a distâncias consideráveis, até a um servidor. A solução encontrada constituiu no desenvolvimento de firmware para um microcontrolador, o qual recebe a informação proveniente dos sensores e dos sistemas externos. Seguidamente, os dados são organizados para serem enviados através de LoRa para uma gateway que, consequentemente, encaminha as mensagens para um servidor LoRaWAN. Os dados são obtidos do servidor, através de mensagens MQTT e é efetuada uma segunda organização, de tal forma a serem guardados na respetiva na base de dados. Adicionalmente, é usada a ferramenta de monitorização Grafana, no sentido de apresentar o conteúdo da base de dados em ambiente gráfico, com recurso a dashboards e de acordo uma linha temporal. É possível afirmar que o sistema desenvolvido apresenta uma grande flexibilidade de implementação, pois tem a capacidade de se adaptar aos diferentes formatos dos dados. Durante o desenvolvimento do projeto, foram realizados testes, de forma a validar as diferentes etapas. No fim, com todos os componentes operacionais, o sistema foi validado com os testes realizados em ambiente de laboratório e o um teste piloto realizado em Matosinhos. O sistema desenvolvido teve os resultados esperados em ambiente de testes e no terreno, funcionando em aplicações reais, junto à via rodoviária.