Especializacao em Internet das Coisas - TCCs Turma 2021

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Especializacao em Internet das Coisas

Trabalhos de Conclusão de Curso - Turma 2021

Monitoramento automatizado de tanque biodigestor integrado a um sistema de aquaponia

  • Membros: Charles Juca Busarello e Sheila Carolina Souza Arnold
  • Orientadores: Bruno Estevão de Souza e Jefferson de Oliveira Chaves
  • Resumo:

A fim de subsidiar informações de forma automatizada, este projeto desenvolveu um protótipo de automação para monitoramento de um tanque biodigestor, integrado a um sistema de aquaponia e com a finalidade de monitorar o seu desempenho. A aquaponia é uma modalidade de cultivo de alimentos que envolve a integração entre a aquicultura e a hidroponia em sistemas de recirculação de água e nutrientes. Já o biocombustível é produzido a partir da decomposição de materiais orgânicos, tanto de origem vegetal quanto animal, que são decompostos produzindo uma mistura de gases. No sistema de monitoramento, foram implementados os conceitos de Internet das coisas (IoT), sistemas microprocessados (embarcados), protocolo MQTT e conceitos de educação “faça você mesmo”, também chamado de educação Maker, onde os espaços são transformados em espaços de experimentação e aprendizagem criativa, aprendidos durante o curso de especialização em Internet das coisas. Esta automação usou diferentes tipos de dispositivos e sensores, além do desenvolvimento de um aplicativo mobile. A apresentação dos dados coletados se deu a partir de frameworks já disponíveis, como Node-RED e InfluxDB. Com este projeto os autores visam compartilhar a ideia deste tipo de monitoramento automatizado com a comunidade acadêmica e futuramente com pequenos produtores rurais.

Desenvolvimento de um comedouro automatizado para cães utilizando tecnologias de IoT

  • Membro: Marcos Cesar Dos Santos
  • Orientadores: Evandro Cantú e Humberto Martins Beneduzzi
  • Resumo:

Manter uma dieta saudável e regular dos animais de estimação pode ser um desafio, especialmente para indivíduos que passam períodos prolongados longe de casa. Dispositivos conhecidos como comedouros permitem a alimentação remota e na medida adequada para os animais, mas apresentam um custo elevado e, por muitas vezes, pouca ou nenhuma conectividade e automação. Assim, este projeto propôs uma solução baseada em IoT (Internet das Coisas) de baixo custo para a alimentação de cães, que pode ser controlada tanto de forma automática quanto remota. A solução proposta aplicou o conceito de casa conectada, usando a central de automação de código aberto para casas inteligentes “Home Assistant”, o ambiente de baixa programação “Node-RED”, o protocolo de troca de mensagens "MQTT" e hardware composto por microcontrolador, servo motor, sensores e impressão 3D. O algoritmo foi criado para permitir a troca de informação via protocolo MQTT entre o microcontrolador e o servidor, bem como o acionamento do servo motor e a leitura dos dados de temperatura e umidade do sensor. As automações e interfaces foram implementadas no Node-RED e Home Assistant para controle e apresentação dos dados. A estrutura física do comedouro foi impressa em 3D e montada no final, acomodando ainda o circuito eletrônico desenvolvido. O protótipo construído foi testado e observado, evidenciando-se o acionamento do comedouro em horários agendados e através dos acionamentos remotos, bem como a integração com o sistema de automação residencial. Por fim, os custos de implementação foram calculados e apresentados, assim como as possibilidades de melhorias para trabalhos futuros.

Automação de piscina utilizando tecnologia IoT

  • Membro: Thiago Cesar Vieira
  • Orientadora: Juliana Benacchio
  • Resumo:

O tratamento de piscina residencial, à princípio, pode aparentar ser uma atividade trivial, porém exige conhecimento e demanda frequente esforço de quem se dispõe a executá-lo. Este artigo introduz uma PoC que utiliza tecnologia IoT para realizar o monitoramento e controle de piscina residencial, uma entre tantas outras aplicações de domótica, a automação residencial. Objetiva-se criar uma solução que oriente as atividades do tratador de piscina e possibilite o controle automático, prático, intuitivo, efetivo e de baixo custo. Para conquistar estes objetivos, a solução integra sensores e atuadores, um computador central SBC, a plataforma BaaS Google Firebase com o banco de dados NoSQL Firestore, e um aplicativo para dispositivos móveis Android para monitorar determinados parâmetros, como temperatura e nível de água, e controlar outros, como vazão de enchimento e filtragem. Os detalhes sobre como a solução foi implementada e integrada e os resultados obtidos são apresentados na sequência.

Gêmeos Digitais aplicado à Internet das Coisas

  • Membros: Eduardo Alves Pereira
  • Orientador: José Alberto Santos (PTI) e Evandro Cantú
  • Resumo:

O Gêmeo Digital se refere a uma cópia ou modelo de qualquer entidade física, ambos interligados por uma via de troca de dados em tempo real. Conceitualmente um gêmeo digital pode imitar o estado físico de um processo ou objeto, simulando seu comportamento em diferentes cenários. Desta forma é possível prever cenários em um ambiente virtual e controlado, antes mesmo de aplicar no mundo real. Toda simulação é feita para traçar melhorias contínuas na criação de novos projetos de produtos e atividades de engenharia, mas também na melhoria de processos e produtos já estabelecidos no mercado. O trabalho tem como objetivo apresentar resultados de um estudo de caso com tecnologias e ferramentas presentes no desenvolvimento de um projeto de Gêmeos Digitais e Internet das Coisas. Como exemplo prático foi desenvolvido uma aplicação do conceito Gêmeos Digitais dentro do contexto do projeto Vila A Inteligente. Em particular, representar o comportamento de parte de um Sistema de Tráfego Inteligente através de um Gêmeo Digital. Foram utilizados no desenvolvimento do sistema o padrão de arquitetura orientada a eventos e o conceito de modelo de ator, além de uma interface web para demonstração. O resultado da aplicação prática tem como objetivo apresentar os conceitos e tecnologias utilizadas, além de proporcionar novos estudos e análises.

Um protótipo de fechadura inteligente usando técnicas de IoT

  • Membro: Carlos Alberto Meier Basso
  • Orientador: Evandro Cantú
  • Resumo:

A presente pesquisa trata de uma prova de conceito (PoC) de fechadura inteligente para portas que possa dispensar uma pessoa de ter que carregar e gerenciar chaves tradicionais. Tal PoC se baseia em um dispositivo IoT que exija um mínimo de adaptações para sua instalação e o mínimo de interações humano/computador para proceder com o bloqueio e desbloqueio da fechadura. Para tal, a referida PoC foi desenvolvida usando um ESP32, se comunicando com dispositivos chave por meio de Bluetooth Low Energy, com auxílio de uma fechadura por solenóide ou por meio de um servo e peças impressas em 3D para proceder com o trancamento e abertura de fechaduras tradicionais já presentes na maioria das casas.

Automatização e teste de um Infiltrômetro de Aspersão de Cornell

  • Membros: Elizeu Dos Santos Dias e Flávio Renato Borges Monteiro
  • Orientador: Humberto Martins Beneduzzi
  • Resumo:

Objetivou-se, através deste projeto, estudar o funcionamento de um Infiltrômetro de Aspersão de Cornell e desenvolver uma solução de automação para diminuir o efeito Paralaxe na operação do Infiltrômetro, utilizando conceitos e tecnologias de IoT na coleta de dados e armazenamento. Foi empregado neste projeto a utilização de Microcontroladores ESP8266, sensores de distância LiDAR, Shield para memória micro SD, broker MQTT, Node-RED, Banco de dados MySQL. Com a utilização destas tecnologias espera-se diminuir os erros de leitura de dados coletados em campo.

Sistema para irrigação automatizada de uma horta

  • Membros: Houssan Ali Hijazi
  • Orientador: Jefferson de Oliveira Chaves
  • Resumo:

A Internet das Coisas (IoT), pode ser descrita como uma rede de objetos físicos, que por meio de sensores, protocolos e outras tecnologias, conectam-se e trocam dados com outros dispositivos e sistemas pela internet. Dentre as áreas que mais se beneficiam, destacamos a agricultura. Atualmente, o uso sustentável dos recursos ambientais, como a água, é fator relevante para qualquer negócio e nesse sentido, esse trabalho se propõe a estudar, e implementar um sistema para monitoramento e automação do processo de irrigação em hortas. A automação de um sistema de irrigação, possibilitará que recursos como adubo, água e energia, sejam empregados de forma sustentável e racional. Espera-se que a prática de irrigação automatizada possa aumentar a produtividade, evitar o desperdício de água e diminuir custos na produção. A solução a ser implementada pretende auxiliar os cultivos de hortas domésticas, comunitárias, escolares e até mesmo pequenas propriedades rurais a diminuir o consumo de água por meio do monitoramento e automação do processo de irrigação. Isso será realizado a partir da obtenção de dados de sensores ligados a um microcontrolador, que serão persistidos em nuvem e monitorados via aplicativo de celular.

Montagem de Impressora 3D HyperCube

  • Membro: Eduardo Sachwek Fontanetti
  • Orientadores: Humberto Martins Beneduzzi e Evandro Cantú
  • Resumo:

Este projeto objetiva a construção de uma impressora 3D de código aberto, acessível e de baixo custo. Essa impressora faz parte do projeto comunitário RepRap e tem a capacidade de construir a maior parte das peças plásticas que a constitui. Assim sendo, a partir do momento que se constrói a primeira impressora, a segunda será construída pela primeira, economizando em custo de fabricação das peças e da impressora, além de aumentar a acessibilidade destas mesmas peças para outros usuários. O modelo de referência da impressora a ser construída será a HyperCube, um modelo avançado de impressora do tipo coreXY, sendo suas peças majoritariamente feitas em plástico, alumínio e aço. O modelo HyperCube é um projeto livre para reprodução, projetado e disponibilizado pela Tech2C como modelo livre para reprodução. As principais características que diferenciam a HyperCube das outras são: a sua estrutura sólida feita em alumínio estrutural; a sua área de construção paramétrica, ou em outras palavras, pode ser construída em tamanhos maiores ou menores do que a proposta no projeto original, proporcionando versatilidade e melhor adequação para usos específicos, como, por exemplo, prototipagem de peças de grande formato; o sistema de correias CoreXY que garante impressões mais rápidas, mantendo qualidade de impressão. Através desse trabalho de montagem pretende-se visitar diversos temas abordados durante o curso de especialização em internet das coisas oferecido pelo Instituto Federal do Paraná de Foz do Iguaçu.

Experimentação com firmware Tasmota para controle de dispositivos eletrônicos baseados no ESP

  • Membro: Thiago Henrique Ribeiro
  • Orientador: Evandro Cantú
  • Resumo:

O Tasmota é um firmware desenvolvido por Theo Arends, inicialmente para dispositivos de automação residêncial da empresa Sonoff, visando dispor de um sistema independente da plataforma proprietária desta empresa. O Tasmota utiliza comunicação sem fio, baseada no protocolo MQTT, e hoje pode ser utilizado em qualquer dispositivo cujo microcontrolador seja baseado ESP8266 ou ESP32. Desta forma, o Tasmota pode ser utilizado como um sistema de integração para dispositivos comerciais de diferentes fabricantes. Assim, este trabalho tem como objetivo realizar experimentações com o Tasmota e avaliar suas vantagens e desvantagens em relação às plataformas Web proprietárias dos dispositivos e sua capacidade de integração com sistemas de gerenciamento de automação residencial.

Referências


Evandro.cantu (discussão) 15h04min de 10 de dezembro de 2023 (UTC)

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