Desenvolvimento de um sistema de controlo e monitorização residencial através de tecnologias associadas à Internet das Coisas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Figueiredo, Ruben Emanuel Fernandes
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1822/64941
Resumo: Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Eletrónica Industrial e Computadores
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spelling Desenvolvimento de um sistema de controlo e monitorização residencial através de tecnologias associadas à Internet das CoisasSmart homeIoTMQTTWi-FiBluetooth low energyEngenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e InformáticaDissertação de mestrado integrado em Engenharia Eletrónica Industrial e ComputadoresA 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.This dissertation aims the development of a home control and monitoring system based on an IoT (Internet of Things) platform. The system is based on a hybrid wireless architecture that integrates multiple Bluetooth Low Energy (BLE) and/or Wi-Fi devices with different functions such as sensor nodes, actuator nodes and a hub/gateway. Communication between platform entities is ensured by the MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) protocol through the publish/subscribe model. For the realization of this project it was essential: to specify an architecture that met the needs and desired functionality; select and program devices to efficiently control and monitor smart home equipment; implement a local database for storing relevant data; implement a gateway (BLE-Wi-Fi) to allow communication between devices with different protocols; and develop an Android application to control and monitor equipment in real time through a graphical interface. Experimental tests were performed to verify the delay and reliability of communications in a residential environment. No packet loss occurred and the maximum delay in all cases was less than 1 second, allowing the system to react quickly to changes in current value, preventing the circuit breaker in the home from tripping and allowing the user to receive/send data in a timely manner. The Android application worked as intended by sending and receiving data over the network using the MQTT protocol and the sensors worked with the proper accuracy. An existing electric vehicle charging system has been successfully integrated into the system and a prototype smart electrical socket has been developed to measure the current and voltage and control the operating state of the connected equipment (ON/OFF). The development of the system considered the use of free software/firmware and low-cost hardware. As validated with the experimental results, the initially established objectives were met, allowing even new approaches.Afonso, José A.Monteiro, Vítor Duarte FernandesUniversidade do MinhoFigueiredo, Ruben Emanuel Fernandes20192019-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1822/64941por202450724info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:10:12Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/64941Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:01:47.055539Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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