Uma plataforma para integração de dados para cidades inteligentes

• Autor(a) principal: Ribeiro, Murilo Borges
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/45/45134/tde-29012024-105400/
• topic: Cidades inteligentes; Data integration; Data management; Gerenciamento de dados; Integração de dados; Microservices; Microsserviços; Smart cities

A coleta, processamento e análise de dados provenientes de diversas fontes podem proporcionar uma compreensão mais aprofundada das operações e necessidades urbanas. Contudo, criar soluções eficazes para explorar dados urbanos é desafiador devido ao grande volume, heterogeneidade e à falta de acessibilidade e integração desses dados. Embora tenham sido abordados em diversas pesquisas, os sistemas de integração de dados para cidades inteligentes ainda enfrentam questões não resolvidas e apresentam oportunidades de aprimoramento. Entre as deficiências identificadas, destacam-se a falta de suporte adequado para o gerenciamento de metadados e a ausência de facilidades para a consulta de dados direcionada a usuários não especializados, dificultando a descoberta e reutilização de dados urbanos. Neste trabalho, realizamos uma revisão da literatura sobre sistemas de integração de dados para cidades inteligentes e, a partir dela, identificamos os principais requisitos funcionais e não funcionais desse tipo de sistema de software. Com base na revisão da literatura, propomos uma arquitetura de microsserviços para ingestão e integração física dos dados, para facilitar o desenvolvimento de plataformas de software que integram dados heterogêneos em ambientes urbanos inteligentes. A arquitetura proposta é uma extensão das arquiteturas encontradas na literatura e suporta a ingestão de dados, processamento, gerenciamento de metadados, processamento, análise e visualização de dados, ao mesmo tempo que fornece escalabilidade, disponibilidade, segurança e privacidade. A arquitetura apresenta ainda recursos exclusivos como: um único ponto de acesso a microsserviços por aplicativos externos; um serviço de autenticação e autorização de acesso; uma interface centralizadora dos serviços; a criação de novas coleções de dados com base nas existentes; e compatibilização de dados em coleções que sofreram alterações estruturais ou semânticas ao longo do tempo, utilizando o histórico de modificação de metadados e regras de mapeamento. O trabalho também apresenta diretrizes com base na Cloud Evaluation Experiment Methodology para avaliar o consumo de CPU, memória, latência, tempo de resposta e escalabilidade dos serviços que compõem a arquitetura proposta. Implementamos uma prova de conceito para os principais serviços da arquitetura (ingestão de dados, gerenciamento de metadados, consulta de dados e visualização de dados) e avaliamos o desempenho com base na metodologia proposta. Os experimentos mostraram que os serviços podem ser escalados horizontalmente para lidar com a demanda de uma cidade inteligente, além de manter tempos de resposta abaixo de dois segundos.