Arquitetura IoT para aplicação em Smart Campus

Abstract

Com o rápido avanço da tecnologia wireless nos últimos anos, a Internet das Coisas (Internet of Things - IoT) tem se tornado cada vez mais relevante. A IoT está relacionada à conexão de diversos dispositivos e troca de dados entre si por meio da Internet. Nesse contexto, enquadra-se o conceito de smart space, isto é, um local inteligente capaz de perceber mudanças no ambiente, por meio do constante fluxo de dados entre os dispositivos nele presentes, e realizar determinadas ações relacionadas a tais mudanças. As cidades inteligentes (smart cities) são exemplos de smart spaces. Nessas cidades, semáforos trocam de estado de acordo com a presença ou ausência de carros e usuários conectados a Internet são informados quanto a desvios em percursos, devido a acidentes ocorridos. Outro exemplo de smart space são os smart campus. Smart Campus é um ambiente acadêmico que utiliza a IoT para facilitar a vida de pessoas que convivem diariamente nesse espaço, desenvolver o sistema didático entre professores e alunos, e auxiliar no gerenciamento do campus de forma mais eficiente e sustentável. Apesar das diversas vantagens do Smart Campus, sua implementação é de alto custo. Dessa forma, faz-se necessário o desenvolvimento de uma implementação de menor custo. Neste trabalho, foi implementada uma arquitetura IoT de baixo custo, utilizando-se de tecnologias open source (acesso aberto), que servirá de suporte para o desenvolvimento do Smart Campus na UNESP Sorocaba. A arquitetura IoT é composta por cinco componentes: dispositivo, rede, integração, armazenamento de dados e interação. No desenvolvimento deste trabalho, foram utilizadas placas ESP32 WiFi e ESP32 LoRa como dispositivos, os protocolos de comunicação MQTT e LoRaWAN como redes, integração via Node-RED, armazenamento de dados por meio do InfluxDB e a interação é realizada no Grafana. Constatou-se que é possível construir uma arquitetura IoT para aplicação em Smart Campus por meio de dispositivos de baixo custo e softwares open source.

With the rapid advancement of wireless technology in recent years, the Internet of Things (IoT) has become increasingly relevant. IoT is related to connecting different devices and exchanging data with each other through the Internet. In this context, the changes of the intelligent space are framed, that is, an intelligent place capable of perceiving changes in the environment, through the concept of constant data flow between the devices present in it, and performing certain actions related to such flows. Smart cities are examples of smart spaces. In these cities traffic lights change state according to the presence or absence of cars and users, the Internet is diverted as to deviations in routes, due to incidents that have occurred. Another example of smart space is smart campuses. The Smart Campus is to facilitate the management of the environment that the Smart Campus is to facilitate the lives of the people who live in this space daily, to develop a didactic system between and the students, and to assist the campus in a more efficient and sustainable way. Despite the many advantages of Smart Campus, its implementation is expensive. Thus, it is necessary to develop a lower cost implementation. In this work, a low-cost IoT architecture was developed, using open source technologies (access), which will serve as an open support for the development of the Smart Campus at UNESP Sorocaba. The IoT architecture is composed of five components: device, network, integration, data storage and interaction. In the development of this work, ESP32 WiFi and ESP32 LoRa boards were used as devices, the MQTT and LoRaWAN communication protocols as networks, integration via Node-RED, data storage through InfluxDB and the interaction is performed in Grafana. It was found that it is possible to build an IoT architecture for application in Smart Campus through low-cost devices and open source software.