Estudos sobre IoT: mudanças entre as edições

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Estudos e experimentações sobre Internet das Coisas realizadas durante o Estágio de Pós-Doutorado na [https://pgeas.ufsc.br/ Pós Graduação em Automação e Sistemas] da UFSC, por [[Usuário:Evandro.cantu|Evandro.cantu]] (2020).
Estudos e experimentações sobre Internet das Coisas realizadas durante o Estágio de Pós-Doutorado na [https://pgeas.ufsc.br/ Pós Graduação em Automação e Sistemas] da UFSC, por [[Usuário:Evandro.cantu|Evandro.cantu]] (2020).
==Apresentação sobre Internet das Coisas==
*[[Apresentacao sobre Internet das Coisas|Apresentação sobre Internet das Coisas]]


==Estudos sobre Internet das Coisas==
==Estudos sobre Internet das Coisas==
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===Livros:===
===Livros:===


====Internet das Coisas sem mistério====
====[[Repensando a Internet das Coisas]]====
Página Wiki '''[[Internet das Coisas sem mistério]]''' com síntese do Livro (DIAS, 2016) <ref name=DIAS>DIAS, Renata Rampim de Freitas,. Internet das Coisas sem mistérios: Uma nova inteligência para os negócios. São Paulo: Netpress Books, 2016. </ref>.
Página Wiki com síntese de algumas ideias do Livro (Costa, 2013) <ref>Francis da Costa. [[Media:Rethinking-Internet-Of-Things-Book.pdf|Rethinking Internet of Things]]: A scalable approach to connecting everything. Apress Open, 2013.</ref>


====[[Media:Rethinking-Internet-Of-Things-Book.pdf|Rethinking Internet of Things]]====
====[[Internet das Coisas do exagero a realidade]]====
Página Wiki '''[[Repensando a Internet das Coisas]]''' com síntese de algumas ideias do Livro (Costa, 2013) <ref>Francis da Costa. [[Media:Rethinking-Internet-Of-Things-Book.pdf|Rethinking Internet of Things]]: A scalable approach to connecting everything. Apress Open, 2013.</ref>
Página Wiki com síntese de algumas ideias do livro (Rayes and Salam, 2019) <ref name=FromHypeToReality>Ammar Rayes & Samer Salam. [[Media:InternetOfThingsFromHypeToReality.pdf|Internet of Things From Hype to Reality]]: The Road to Digitization, Springer, 2019.</ref>.


====[[Media:InternetOfThingsFromHypeToReality.pdf|Internet of Things From Hype to Reality]]====
====[[Internet das Coisas em cinco dias]]====
Página Wiki '''[[Internet das Coisas do exagero a realidade]]''' com síntese de algumas ideias do livro (Rayes and Salam, 2019) <ref>Ammar Rayes & Samer Salam. [[Media:InternetOfThingsFromHypeToReality.pdf|Internet of Things From Hype to Reality]]: The Road to Digitization, Springer, 2019.</ref>.


===Artigos:===
Página Wiki com síntese de algumas ideias do Livro (Colina etall, 2016) <ref name=IoT5days>Antonio Liñán Colina, Alvaro Vives, Marco Zennaro, Antoine Bagula, Ermanno Pietrosemoli.[https://archive.org/details/IoT5days Internet of Things in Five Days], Internet Archive, 2016. </ref>, disponível ''online''.


====[[Media:The Internet-of Things-The Role of Reconfigurable-Platforms.pdf|Internet of Things - The role of reconfigurable platforms]]====
====[[Internet das Coisas sem mistério]]====
Mapas Conceituais com síntese do Artigo (PEÑA etall, 2017) <ref name=PENA>PEÑA, María Dolores Valdeés; RODRIGUEZ-ANDINA, Juan J. and MANIC, Milos. [[Media:The Internet-of Things-The Role of Reconfigurable-Platforms.pdf|Internet of Things - The role of reconfigurable platforms]], IEEE Industrial Electronics Magazine, Septeber 2017. </ref>
Página Wiki com síntese do Livro (DIAS, 2016) <ref name=DIAS>DIAS, Renata Rampim de Freitas,. Internet das Coisas sem mistérios: Uma nova inteligência para os negócios. São Paulo: Netpress Books, 2016. </ref>.
:[https://cmapscloud.ihmc.us:443/rid=1VM25R076-18K5C20-Q34/IoT-Conceitos%26Arquitetura.cmap IoT: Conceitos e Arquitetura]


====[[Media:The-Future-of-Industrial-Communication.pdf|The Future of Industrial Communication]]====
===[[Artigos sobre Internet das Coisas e Padronização]]===


Artigo: (WOLLSCHLAEGER etal, 2017) <ref>MARTIN WOLLSCHLAEGER, THILO SAUTER, and JÜRGEN JASPERNEITE. [[Media:The-Future-of-Industrial-Communication.pdf|The Future of Industrial Communication]]: Automation Networks in the Era of the Internet of Things and Industry 4.0, IEEE industrial electronics magazine, march 2017.</ref>
==Laboratórios com tecnologias para Internet das Coisas==


Notas de síntese:
====[[MQTT]]====
 
Página Wiki sobre '''protocolo MQTT'''
:A aplicação da '''IoT''' na área industrial criou o termo '''Indústria 4.0''', o qual se refere a '''quarta revolução industrial''', impulsionada pela '''tecnologias da Internet''' para criar produtos, linhas de produção e serviços inteligentes.
 
:No cenário da '''Indústria 4.0''', além dos '''objetos inteligentes''' e do '''processamento na nuvem da Internet''', as tecnologias de comunicação tem papel fundamental para a troca de informações entre os diferentes tipos de sensores, controladores e atuadores. Para isto, diferentes tipos de '''redes de comunicação''' podem ser combinadas, como as conhecidas redes Ethernet, Wifi, Bluetooth e os protocolos TCP/IP da Internet, assim como tecnologias específicas para troca de dados a longa distância entre sensores, como as redes '''LoRa''' (Long Rang), e as novas tecnologias de redes, como as redes Ethernet '''TSN''' (''Time Sensitive Network'') e a quinta geração de redes móveis de telecomunicações '''5G'''.
 
:As primeiras '''redes de comunicação voltadas para a indústria''' foram chamadas de redes ''fieldbus'', como as redes CAN e PROFIBUS. Com o desenvolvimento das tecnologias da Internet, os enlaces baseados nas redes Ethernet ganharam espaço, avançando também na área e industrial com desenvolvimentos específicos para atender a questão de tempo real, como as redes RTE (''real-time Ethernet''). Outra evolução importante foram as redes sem fio, como as redes IEEE.802.11 as redes WPAN (wireless personal area networks), como as IEEE.802.15.1 (Bluetooth) e IEEE.802.15.4 (Zigbee). O cenário atual das redes de comunicação na automação industrial é bastante complexo, com diferentes tecnologias sendo combinadas desde o chão de fábrica até a relação com os clientes.
 
:As redes Ethernet ''real-time'' tem se tornado comuns na automação industrial, entretanto, ainda não há um padrão único para tantas implementações. Os esforços de padronização a criação do grupo de trabalho sobre as '''TSN''' (''Time Sensitive Network''), voltadas ao ambiente industrial.
 
:Outro cenário para a Indústria 4.0 é a organização da produção geograficamente distribuída, a qual vai requerer redes geograficamente distribuídas, apontando, portanto, para o uso das '''redes móveis 5G''' também no meio industrial.
 
====[[Media:Deep-Learning-and-Reconfigurable-Platforms-in-the-Internet-of-Things.pdf|Deep Learning and Reconfigurable Platforms in the Internet of Things]]====
 
Artigo:  (MOLANES etal, 2018) <ref>ROBERTO FERNANDEZ MOLANES, KASUN AMARASINGHE, JUAN J. RODRIGUEZ-ANDINA, and MILOS MANIC. [[Media:Deep-Learning-and-Reconfigurable-Platforms-in-the-Internet-of-Things.pdf|Deep Learning and Reconfigurable Platforms in the Internet of Things]], IEEE INDUSTRIAL ELECTRONICS MAGAZINE, JUNE 2018.</ref>
 
Notas de síntese:
 
:A medida a '''IoT''' se populariza a discussão se volta em como transformar em conhecimento o vasto conjunto de dados (''big data'') coletados dos dispositivos. Para análise de grandes volumes de dados a '''Inteligência Artificial''' pode ser de grande ajuda. Vários algoritmos bem conhecidos de '''aprendizagem de máquina''' (''machine learning'') podem ser aplicados em problemas de IoT, como sistemas ''fuzzy'', redes neurais, máquinas vetoriais e outros. Além disto, as plataformas programáveis '''FPSoC''' (''field-programmable system-on-chip'') e '''FPGA''' (''field-programmable gate array'') podem incrementar muito as capacidades dos dispositivos de IoT. Estes dispositivos permitem balancear a capacidade de processamento entre processadores e lógica reconfigurável, aumentando a capacidade e velocidade de processamento.
 
====[[Media:Industrial-Wireless-Networks.pdf| Industrial Wireless Networks]]====
 
Artigo: (VITTURI etal, 2013) <ref>STEFANO VITTURI, FEDERICO TRAMARIN, and LUCIA SENO. [[Media:Industrial-Wireless-Networks.pdf| Industrial Wireless Networks]]: The Significance of Timeliness in Communication Systems, IEEE industrial electronics magazine, june 2013. </ref>
 
Notas de síntese:
 
:As '''redes sem fio''' tem ganho importância significativa no contexto dos sistemas de '''comunicação industriais''', trazendo diversos benefícios, como a supressão do cabeamento e alcançando dispositivos de difícil acesso. Além dos '''problemas de interferência eletromagnética''' nas '''comunicações sem fio''' nos ambientes industriais, outro ponto importante para a comunicação na indústria são as '''restrições temporais'''. Em muitas aplicações industriais a resposta dos sistemas deve obedecer a rígidas restrições temporais e valores mínimos de ''jitter'' (variação do atraso) entre pacotes de comunicação.
 
:Alguns padrões vem sendo adotados na indústria, como as redes '''IEEE 802.15.4 WPAN''' (''Wireless Personal Area Network''), e o '''IPv6''' sobre as redes pessoais sem fio de baixa potência '''6LoWPAN''' (''low-power wireless personal area networks''). Outro ponto de destaque são as interfaces sem fio para sensores e atuadores, a qual implementam protocolos mestre escravo esplorando a camada física do '''IEEE 802.15.1 WPAN''' (''Bluetooth'').
 
:O artigo analisa as restrições temporais para as redes sem fio industriais e confronta com as características das tecnologias existentes. As redes '''IEEE 802.11''' também são analisadas, uma vez que são também empregadas em algumas aplicações industriais.
 
====[[Media:The choice of clouds-service configurations of interne-tof think.pdf | Trade-offs involved in the choice of cloud service configurations when building secure, scalable, and efficient Internet-of-Things networks]]====
Artigo: (MISHRA etal, 2020) <ref>Amitabh Mishra, Thomas Reichherzer, Ezhil Kalaimannan, Norman Wilde, Ruben Ramirez. [https://journals.sagepub.com/doi/full/10.1177/1550147720908199?utm_source=Adestra&utm_medium=email&utm_content=0A00061&utm_campaign=not+tracked&utm_term=&em=118818bf8f42dc644fa19a346e386af3654773a765520185d6e58140eac79cd2& Trade-offs involved in the choice of cloud service configurations when building secure, scalable, and efficient Internet-of-Things networks], International Journal of Distributed Sensor Networks,  February, 2020. </ref>.
 
Notas de síntese:
 
:[[Arquivo:Figure1_IoT_SMILE_home_network_overview.gif]]
 
:Sensores do ambiente são controlados pelo '''ESP8266''', o qual coleta dados e envia, via '''rede sem fio''', através do '''protocolo MQTT''', para um '''Raspberry Pi''' que atua como ''hub'' de sensores.
 
:O ''hub'' de sensores envia os dados através do '''protocolo HTTP''' a um '''Web Service''' e '''banco de dados MySQL''', rodando num '''Ubuntu''' hospedado nuvem da '''''Amazon Web Services''''' ('''AWS''').
 
====[[Media:IEEE-ComputingEdge.pdf|The Internet of Things Grows Artificial Intelligence and Data Sciences]]====
 
Mapas Conceituais com síntese do Artigo: (Stracener etal, 2020) <ref>Charla Stracener, Quentin Samelson, Joe Mackie, and Mitsuko Ihaza. [[Media:IEEE-ComputingEdge.pdf|The Internet of Things Grows Artificial Intelligence and Data Sciences]], Computing Edge, IEEE Computer Society, Vol. 6, Num. 5, May 2020.</ref>
:[https://cmapscloud.ihmc.us:443/rid=1VT0PJBX7-1ZTT7HK-5BL/IoT-and-AI.cmaphttps://cmapscloud.ihmc.us:443/rid=1VT0PJBX7-1ZTT7HK-5BL/IoT-and-AI.cmap IoT and AI]
 
Notas de síntese:
 
:Trata da importância da Inteligência Artificial em projetos de IoT aplicados as plantas industriais com controle críticos, como as plantas de gás e óleo. Em geral, estes sistemas automatizados de IoT geram montanhas de dados, os quais podem ser analisados e processados de forma mais eficiente com sistemas de Inteligência Artificial.
 
:O uso da IoT na automação da manufatura envolve três etapas:
:#Uso dos dispositivos de IoT disponíveis nos equipamentos de produção, adicionando novos sensores onde for necessário, para criar uma infraestrutura que produza os dados necessários.
:#Criar ''gateways'' para conectar os sensores receber, organizar e armazenar os dados de IoT localmente ou em uma plataforma em nuvem.
:#Uma vez que os dados estejam padronizados e armazenados eles podem ser acessados por ferramentas analíticas sobre a plataforma de IoT.
 
==Laboratórios com tecnologias para Internet das Coisas==


===[[Mosquitto]]===
===[[Mosquitto]]===
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===[[MQTT e Arduino]]===
===[[MQTT e Arduino]]===
Nesta página Wiki estão descritos experimentos utilizando um '''Arduíno''' e a '''biblioteca MQTT''' para comunicação com um brocker '''[[Mosquitto]]'''.
Nesta página Wiki estão descritos experimentos utilizando '''Arduíno''' e a '''biblioteca MQTT''' para comunicação com um '''brocker''' '''[[Mosquitto]]'''.


==Tecnologias e Ferramentas para Internet das Coisas==
===[[MQTT e ESP8266]]===
Nesta página Wiki estão descritos experimentos utilizando '''ESP8266''' e a '''biblioteca MQTT''' para comunicação com um '''brocker''' '''[[Mosquitto]]'''.


===[[Node-RED]]===
===[[Node-RED]]===
Página Wiki sobre ferramenta de programação ''low code'' '''Node-RED'''.
Página Wiki sobre ferramenta de programação ''low code'' '''Node-RED'''.


O '''[https://nodered.org/ Node-RED]''' é uma ferramenta de programação '''''Low Code''''', voltada para '''Internet das Coisas''', que permite interligar dispositivos físicos, ambientes de desenvolvimento de software e serviços em nuvem.
O '''Node-RED''' é uma ferramenta de programação '''''Low Code''''', voltada para '''Internet das Coisas''', que permite interligar dispositivos físicos, ambientes de desenvolvimento de software e serviços em nuvem.


===[[Cayenne]]===
===[[Cayenne]]===
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Página Wiki sobre a plataforma de programação  '''''Low Code''''' orientada ao hardware '''Cayenne'''.
Página Wiki sobre a plataforma de programação  '''''Low Code''''' orientada ao hardware '''Cayenne'''.


O '''[https://cayenne.mydevices.com Cayenne]''' é uma plataforma de programação  '''''Low Code''''', orientada ao hardware, voltada para o desenvolvimento de sistemas para '''Internet das Coisas''', a qual permite desenvolver aplicações Web ou Android para interagir com os dispositivos de hardware.
O '''Cayenne''' é uma plataforma de programação  '''''Low Code''''', orientada ao hardware, voltada para o desenvolvimento de sistemas para '''Internet das Coisas''', a qual permite desenvolver aplicações Web ou Android para interagir com os dispositivos de hardware.


===curl===
==Hardware para Internet das Coisas==


O '''curl''' é uma ferramenta em '''linha de comando''' para interação com serviços Web, podendo ser utilizada para transferência de dados.
===Eletrônica===
;[[Conceitos sobre Eletronica|Conceitos sobre Eletrônica]]:


Livro: [https://ec.haxx.se/ Everything curl].
;[[Laboratorios sobre Eletronica|Laboratórios sobre Eletrônica]]:


==Computação em Nuvem==
Páginas Wiki com conceitos e laboratórios sobre eletrônica e sua aplicação na interface entre o mundo físico e o mundo digital.
'''Computação em nuvem''' se refere a um modelo que provê acesso sobre demanda a recursos computacionais disponíveis através da rede Internet.


;Categorias de serviços de computação em nuvem (''Clould Computing''):
===Arduíno===


[[Arquivo:CloudComputing.png]]
Páginas Wiki com síntese sobre esta plataforma de hardware livre Arduíno:
*[[Arduino]]
*[[Arduino: Entradas e Saidas]]
*[[Arduino: Sensores e Atuadores]]
*[[Arduino: Controle de Motores]]


* SaaS: Software como Serviço
===[[ESP8266 e ESP32]]===
* PaaS: Plataforma como Serviço
* IaaS: Infraestrutura como Serviço


===[https://firebase.google.com FireBase]===
Página Wiki com síntese sobre os microcontroladores '''ESP8266 e ESP32''' que possuem interface WiFi embutida.


O '''Firebase''' é uma plataforma de '''computação em nuvem''' para desenvolvimento de aplicativos para dispositivos móveis e para Web, mantida pela '''Google'''.
===[[Raspberry Pi]]===


;Firebase Realtime database: Implementa um '''banco de dados''' '''NoSQL''' que fornece as aplicações clientes atualizações em tempo real (“''realtime''” ''updates'') quando os dados mudam na base de dados.
Página Wiki com síntese sobre esta plataforma de hardware '''Raspberry Pi'''.


Operações básicas no banco de dados:
==Simuladores de Hardware e outras ferramentas==
*set() - Salva dado em uma referência específica, substituindo o valor anterior.
*push() - Adiciona dado em uma lista de valores.
*once() - Lê dado de uma referência e acompanha qualquer mudança no mesmo.


;Interação do Firebase com Node-RED: Ver '''[[Node-RED|Node-RED]]'''.
===[https://www.tinkercad.com TinkerCAD]===


===[https://aws.amazon.com/pt/ AWS]===
Emulador para '''Arduíno''' e '''circuitos eletrônicos''' que funciona a partir de um navegador Web.
'''AWS''' é uma plataforma de serviços de '''computação em nuvem''' oferecida pela Amazon.com.


;Uso do AWS para rodar Node-RED: Ver '''[[Node-RED|Node-RED]]'''
===[https://www.simulide.com SimulIDE]===


===[[Docker]]===
Simulador para '''Arduíno''' e '''circuitos eletrônicos'''.


Página Wiki sobre contêineres '''Docker'''.
;Instalação do SimulIDE no Ubuntu 20.04:
*Baixar a versão compatível com o sistema operacional de extrair o conteúdo do arquivo .tar.gz.
*Instalar dependências que precisam para o programa e estão descritas no arquivo README.md.
*:Podem ser instaladas com o comando:
sudo apt-get install libqt5core5a libqt5gui5 libqt5xml5 libqt5svg5 libqt5widgets5 libqt5concurrent5 libqt5multimedia5 libqt5multimedia5-plugins libqt5serialport5 libqt5script5 libelf1
*O diretório "SimulIDE_x.x.x" tem tudo o que precisa para rodar o programa, ir até ele e executar:
./simulide


'''[https://www.docker.com/ Docker]''' é um '''Contêiner''', que é uma unidade padronizada de software que permite aos desenvolvedores isolar suas aplicações do meio no qual vai rodar.
===[[KICAD]]===


===[https://alpinelinux.org/ Alpine Linux]===
O [https://kicad.org/ KICAD] é um editor de '''diagramas esquemáticos''' para '''circuitos eletrônicos''' e geração de leiaute para '''placas de circuito impresso'''.
Distribuição '''Linux''' minimalista, simples e segura ('''Alpine''': ''Small. Simple. Secure.''), ideal para dispositivos embarcados com hardware reduzido.


Ver exemplo de uso de '''[[Docker#Teste_bridge_com_Linux_alpine|alpine no Docker]]'''.
Introdução ao KICAD:
*https://www.embarcados.com.br/introducao-ao-kicad/
*https://www.embarcados.com.br/captura-de-esquematico-no-kicad/
*https://www.embarcados.com.br/pcb-no-kicad/


===[https://www.nginx.com/ NGINX]===
===[https://www.freecadweb.org/ FreeCAD]===
Tecnologias para Websites


==''Fog Computing''==
Editor para estruturas 3D.
 
'''''Fog Computing''''' refere-se a uma plataforma integrada de computação, armazenamento e serviços de rede que são altamente distribuídos e virtualizados. Esta plataforma pode ser estendida até a localidade dos dispositivos de IoT e ''gateways'', trazendo serviços de computação próximo ao local onde são produzidos (p.ex. sensores) ou consumidos (p. ex. atuadores).


==Redes de Comunicação para Internet das Coisas==
==Redes de Comunicação para Internet das Coisas==
===Camada Enlace===
===Camada Enlace===
====LLN (''low-power and lossy networks'')====
====LLN (''low-power and lossy networks'')====
Linha 171: Linha 120:
Muitos desenvolvimentos em IoT utilizam tecnologias de enlace desenvolvidas para dispositivos com limitações de processamento, memória e energia, referidas como redes '''LLN''' (''low-power and lossy networks''). Fazem partes das redes LLN as tecnologias de enlace '''IEEE 802.15.4''', '''Bluetooth''', '''Low Power Wi-Fi''', ou '''PLC''' (''Power-Line Communication'').
Muitos desenvolvimentos em IoT utilizam tecnologias de enlace desenvolvidas para dispositivos com limitações de processamento, memória e energia, referidas como redes '''LLN''' (''low-power and lossy networks''). Fazem partes das redes LLN as tecnologias de enlace '''IEEE 802.15.4''', '''Bluetooth''', '''Low Power Wi-Fi''', ou '''PLC''' (''Power-Line Communication'').


====[[IEEE 802.15.4]]====
=====[[IEEE 802.15.4]]=====


Página Wiki sobre '''IEEE 802.15.4'''e '''Shield XBee para Arduino'''.
Página Wiki sobre '''IEEE 802.15.4''' e '''Shield XBee para Arduino'''.


As redes padronizadas '''IEEE 802.15.4''' estão focadas em soluções de comunicação sem fio com baixa taxa de transmissão e baixo consumo de energia, com destaque para a tecnologia '''Zigbee'''.
As redes padronizadas '''IEEE 802.15.4''' estão focadas em soluções de comunicação sem fio com baixa taxa de transmissão e baixo consumo de energia, com destaque para a tecnologia '''Zigbee'''.
Linha 205: Linha 154:
A '''Camada de Transporte''' da Internet tem a função de prover um '''canal de comunicação lógico fim a fim entre os processos de aplicação'''.  
A '''Camada de Transporte''' da Internet tem a função de prover um '''canal de comunicação lógico fim a fim entre os processos de aplicação'''.  


====[[Protocolo TCP|'''TCP''']]====
====[[Protocolo TCP|TCP]]====
O '''TCP''' é um '''protocolo orientado a conexão''' com grande ''overhead'' e, portanto, nem sempre adequado para dispositivos com baixa capacidade de processamento e memória e limitações no consumo de energia.  
O '''TCP''' é um '''protocolo orientado a conexão''' com grande ''overhead'' e, portanto, nem sempre adequado para dispositivos com baixa capacidade de processamento e memória e limitações no consumo de energia.  


====[[Protocolo UDP|'''UDP''']]====
====[[Protocolo UDP|UDP]]====
O UDP é um protocolo '''sem conexão''', ou '''''best effort''''', com pequeno  ''overhead'', sendo, portanto, uma opção mais adequada para sistemas de '''Internet das Coisas'''.
O UDP é um protocolo '''sem conexão''', ou '''''best effort''''', com pequeno  ''overhead'', sendo, portanto, uma opção mais adequada para sistemas de '''Internet das Coisas'''.


Linha 226: Linha 175:
O  '''MQTT''' ('''''Message Queue Telemetry Transport''''') é um '''protocolo de mensagens''' para '''sensores''' e pequenos '''dispositivos móveis''', baseado no modelo '''Publicador/Subscritor''', ideal para aplicações de '''Internet das Coisas'''. O '''MQTT''' trabalha no topo da pilha de protocolos '''TCP/IP'''.
O  '''MQTT''' ('''''Message Queue Telemetry Transport''''') é um '''protocolo de mensagens''' para '''sensores''' e pequenos '''dispositivos móveis''', baseado no modelo '''Publicador/Subscritor''', ideal para aplicações de '''Internet das Coisas'''. O '''MQTT''' trabalha no topo da pilha de protocolos '''TCP/IP'''.


==Hardware para Internet das Coisas==
==Computação em Nuvem==
 
;'''[[Computacao em Nuvem|Conceitos sobre Computação em Nuvem e Computação em Névoa]]'''
 
===[[Docker]]===
 
Página Wiki sobre contêineres '''Docker'''.
 
'''Docker''' é um '''contêiner''', que é uma unidade padronizada de software que permite aos desenvolvedores isolar suas aplicações do meio no qual vai rodar.
 
Como afirma <ref name=FromHypeToReality/>,  os '''contêineres''' são fundamentais para implementar instâncias em sistemas de para '''''cloud computing''''' ou '''''fog computing'''''.  Os '''contêineres''' são te==Plataformas para Computação em Nuvem==
cnologias de virtualização operando no nível do sistema operacional, incluindo somente a parte do sistema operacional e bibliotecas necessárias para rodar a aplicação desejada.
 
===[https://firebase.google.com FireBase]===
 
O '''Firebase''' é uma plataforma de '''computação em nuvem''' para desenvolvimento de aplicativos para dispositivos móveis e para Web, mantida pela '''Google'''.
 
;Firebase Realtime database: Implementa um '''banco de dados''' '''NoSQL''' que fornece as aplicações clientes atualizações em tempo real (“''realtime''” ''updates'') quando os dados mudam na base de dados.
 
Operações básicas no banco de dados:
*set() - Salva dado em uma referência específica, substituindo o valor anterior.
*push() - Adiciona dado em uma lista de valores.
*once() - Lê dado de uma referência e acompanha qualquer mudança no mesmo.
 
===[https://aws.amazon.com/pt/ AWS]===
'''AWS''' é uma plataforma de serviços de '''computação em nuvem''' oferecida pela Amazon.com.
 
===[https://www.digitalocean.com/ Digital Ocean]===
 
'''Digital Ocean''' é uma plataforma de serviços de '''computação em nuvem''' com vários produtos disponíveis, como '''máquinas virtuais''', '''contêineres''', '''banco de dados''', '''plataformas para aplicações''' e outros.
 
===[https://www.fiware.org/ Fiware]===
 
'''Fiware''' é uma plataforma ''open source'' voltada ao desenvolvimento de '''soluções inteligentes''' utilizando '''IoT'''.
 
Possui diferentes módulos para facilitar o desenvolvimento de aplicações, como por exemplo:
* [https://fiwaretourguide.readthedocs.io/en/latest/core/introduction/ Context Broker]: permite contextualizar a informações recebidas de modo escalável e independente da fonte de informação através de uma API REST.
* [https://fiwaretourguide.readthedocs.io/en/latest/iot-agents/introduction/ IoT Agents]: realizam a interação com os objetos uma vez que podem estar em ambientes heterogêneos e rodarem diferentes protocolos.
* [https://fiwaretourguide.readthedocs.io/en/latest/data-publication/how-to-offer-datasets-including-context-information-through-the-wstore/introduction/ Fiware Store]: Banco de dados.
 
==Sistemas Operacionais para dispositivos de IoT==
 
===[https://alpinelinux.org/ Alpine Linux]===
Distribuição '''Linux''' minimalista, simples e segura ('''Alpine''': ''Small. Simple. Secure.''), ideal para dispositivos embarcados com hardware reduzido.


===[https://www.tinkercad.com TinkerCAD]===
Ver exemplo de uso do '''[[Docker#Teste_bridge_com_Linux_alpine|Alpine no Docker]]'''.


Emulador para '''Arduíno''' e '''circuitos eletrônicos'''.
===[https://www.contiki-ng.org/ Contiki]===


===[http://www.orangepi.org/orangepipcplus/ Orange Pi]===
Sistema operacional dedicado a microprocessadores de baixo poder de processamento e memória, com foco nos dispositivos de IoT com comunicação sem fio e baixo consumo de energia. Suas principais características incluem métodos eficientes de alocação de memória e comunicação IP e baixo consumo de energia. Possui implementações dos protocolos [[CoAP]] e [[MQTT]] <ref name=IoT5days/>.


*https://www.embarcados.com.br/primeiros-passos-orange-pi-pc-plus-h3/
Ver exemplo de uso do '''[[Docker#Teste_do_sistema_operacional_Contiki|Contiki no Docker]]'''.


==Projetos envolvendo IoT==
==Projetos envolvendo IoT==

Edição atual tal como às 13h23min de 16 de maio de 2022

Estudos sobre Internet das Coisas (IoT- Internet of Things)

Estudos e experimentações sobre Internet das Coisas realizadas durante o Estágio de Pós-Doutorado na Pós Graduação em Automação e Sistemas da UFSC, por Evandro.cantu (2020).

Apresentação sobre Internet das Coisas

Estudos sobre Internet das Coisas

Livros:

Repensando a Internet das Coisas

Página Wiki com síntese de algumas ideias do Livro (Costa, 2013) [1]

Internet das Coisas do exagero a realidade

Página Wiki com síntese de algumas ideias do livro (Rayes and Salam, 2019) [2].

Internet das Coisas em cinco dias

Página Wiki com síntese de algumas ideias do Livro (Colina etall, 2016) [3], disponível online.

Internet das Coisas sem mistério

Página Wiki com síntese do Livro (DIAS, 2016) [4].

Artigos sobre Internet das Coisas e Padronização

Laboratórios com tecnologias para Internet das Coisas

MQTT

Página Wiki sobre protocolo MQTT

Mosquitto

Página Wiki sobre brocker Mosquitto.

O Mosquitto é um brocker MQTT open source, que pode ser utilizado desde computadores de placa única até servidores.

MQTT e Mosquitto: Analise do protocolo com Wireshark

Nesta página Wiki estão descritos experimentos visando a análise do protocolo MQTT e brocker Mosquitto utilizando captura de mensagens com Wireshark e uso de contêineres Docker para montagem dos cenários de teste.

MQTT e Arduino

Nesta página Wiki estão descritos experimentos utilizando Arduíno e a biblioteca MQTT para comunicação com um brocker Mosquitto.

MQTT e ESP8266

Nesta página Wiki estão descritos experimentos utilizando ESP8266 e a biblioteca MQTT para comunicação com um brocker Mosquitto.

Node-RED

Página Wiki sobre ferramenta de programação low code Node-RED.

O Node-RED é uma ferramenta de programação Low Code, voltada para Internet das Coisas, que permite interligar dispositivos físicos, ambientes de desenvolvimento de software e serviços em nuvem.

Cayenne

Página Wiki sobre a plataforma de programação Low Code orientada ao hardware Cayenne.

O Cayenne é uma plataforma de programação Low Code, orientada ao hardware, voltada para o desenvolvimento de sistemas para Internet das Coisas, a qual permite desenvolver aplicações Web ou Android para interagir com os dispositivos de hardware.

Hardware para Internet das Coisas

Eletrônica

Conceitos sobre Eletrônica
Laboratórios sobre Eletrônica

Páginas Wiki com conceitos e laboratórios sobre eletrônica e sua aplicação na interface entre o mundo físico e o mundo digital.

Arduíno

Páginas Wiki com síntese sobre esta plataforma de hardware livre Arduíno:

ESP8266 e ESP32

Página Wiki com síntese sobre os microcontroladores ESP8266 e ESP32 que possuem interface WiFi embutida.

Raspberry Pi

Página Wiki com síntese sobre esta plataforma de hardware Raspberry Pi.

Simuladores de Hardware e outras ferramentas

TinkerCAD

Emulador para Arduíno e circuitos eletrônicos que funciona a partir de um navegador Web.

SimulIDE

Simulador para Arduíno e circuitos eletrônicos.

Instalação do SimulIDE no Ubuntu 20.04
  • Baixar a versão compatível com o sistema operacional de extrair o conteúdo do arquivo .tar.gz.
  • Instalar dependências que precisam para o programa e estão descritas no arquivo README.md.
    Podem ser instaladas com o comando:
sudo apt-get install libqt5core5a libqt5gui5 libqt5xml5 libqt5svg5 libqt5widgets5 libqt5concurrent5 libqt5multimedia5 libqt5multimedia5-plugins libqt5serialport5 libqt5script5 libelf1
  • O diretório "SimulIDE_x.x.x" tem tudo o que precisa para rodar o programa, ir até ele e executar:
./simulide

KICAD

O KICAD é um editor de diagramas esquemáticos para circuitos eletrônicos e geração de leiaute para placas de circuito impresso.

Introdução ao KICAD:

FreeCAD

Editor para estruturas 3D.

Redes de Comunicação para Internet das Coisas

Camada Enlace

LLN (low-power and lossy networks)

Muitos desenvolvimentos em IoT utilizam tecnologias de enlace desenvolvidas para dispositivos com limitações de processamento, memória e energia, referidas como redes LLN (low-power and lossy networks). Fazem partes das redes LLN as tecnologias de enlace IEEE 802.15.4, Bluetooth, Low Power Wi-Fi, ou PLC (Power-Line Communication).

IEEE 802.15.4

Página Wiki sobre IEEE 802.15.4 e Shield XBee para Arduino.

As redes padronizadas IEEE 802.15.4 estão focadas em soluções de comunicação sem fio com baixa taxa de transmissão e baixo consumo de energia, com destaque para a tecnologia Zigbee.

LoRa WAN

Página Wiki sobre LoRa WAN.

LoRa WAN (Long Range) é uma rede sem fio de baixa potência para longas distâncias, bastante utilizada para conectar dispositivos para Internet das Coisas.

WSN

WSN (Wireless Sensor Network), ou Redes de Sensores Sem Fio, são redes interligando sensores e outros dispositivos remotos dispersos espacialmente e são responsáveis com monitorar e eventualmente controlar as condições do ambiente. O hardware de cada sensor possui componentes para realizar o sensoreamento, capacidade de processamento e interface de comunicação.

Camada Rede

IPv6

Página Wiki sobre IPv6.

6LowPAN

Página Wiki sobre 6LowPAN

Adapta a camada rede da Internet, em particular para IPv6, para as limitações de tamanho do quadro impostas pelas redes LLN.

Time-Sensitive Networking

As redes TSN (Time-Sensitive Networking) foram desenvolvidas para aplicações industriais e de automação com requisistos estritos de tempo.

Camada Transporte

A Camada de Transporte da Internet tem a função de prover um canal de comunicação lógico fim a fim entre os processos de aplicação.

TCP

O TCP é um protocolo orientado a conexão com grande overhead e, portanto, nem sempre adequado para dispositivos com baixa capacidade de processamento e memória e limitações no consumo de energia.

UDP

O UDP é um protocolo sem conexão, ou best effort, com pequeno overhead, sendo, portanto, uma opção mais adequada para sistemas de Internet das Coisas.

Os exemplos de camadas de transporte seguras incluem a TLS (Transport Layer Security) sobre TCP e o DTLS (Datagram Transport Layer Security), que é baseado em UDP, e que pode ser utilizado opcionalmente para o transporte seguro de mensagens CoAP.

Camada Aplicação

CoAP

Página Wiki sobre CoAP.

O CoAP (Constrained Application Protocol) é uma alternativa mais leve ao HTTP, com alvo nos dispositivos limitados em termos de energia e comunicação (redes LLN). O CoAP usa UDP, ao invés do TCP usado pelo HTTP, reduzindo o overhead de mensagens ocasionado pela abertura e encerramento de uma conexão TCP.

MQTT

Página Wiki sobre protocolo MQTT

O MQTT (Message Queue Telemetry Transport) é um protocolo de mensagens para sensores e pequenos dispositivos móveis, baseado no modelo Publicador/Subscritor, ideal para aplicações de Internet das Coisas. O MQTT trabalha no topo da pilha de protocolos TCP/IP.

Computação em Nuvem

Conceitos sobre Computação em Nuvem e Computação em Névoa

Docker

Página Wiki sobre contêineres Docker.

Docker é um contêiner, que é uma unidade padronizada de software que permite aos desenvolvedores isolar suas aplicações do meio no qual vai rodar.

Como afirma [2], os contêineres são fundamentais para implementar instâncias em sistemas de para cloud computing ou fog computing. Os contêineres são te==Plataformas para Computação em Nuvem== cnologias de virtualização operando no nível do sistema operacional, incluindo somente a parte do sistema operacional e bibliotecas necessárias para rodar a aplicação desejada.

FireBase

O Firebase é uma plataforma de computação em nuvem para desenvolvimento de aplicativos para dispositivos móveis e para Web, mantida pela Google.

Firebase Realtime database
Implementa um banco de dados NoSQL que fornece as aplicações clientes atualizações em tempo real (“realtime” updates) quando os dados mudam na base de dados.

Operações básicas no banco de dados:

  • set() - Salva dado em uma referência específica, substituindo o valor anterior.
  • push() - Adiciona dado em uma lista de valores.
  • once() - Lê dado de uma referência e acompanha qualquer mudança no mesmo.

AWS

AWS é uma plataforma de serviços de computação em nuvem oferecida pela Amazon.com.

Digital Ocean

Digital Ocean é uma plataforma de serviços de computação em nuvem com vários produtos disponíveis, como máquinas virtuais, contêineres, banco de dados, plataformas para aplicações e outros.

Fiware

Fiware é uma plataforma open source voltada ao desenvolvimento de soluções inteligentes utilizando IoT.

Possui diferentes módulos para facilitar o desenvolvimento de aplicações, como por exemplo:

  • Context Broker: permite contextualizar a informações recebidas de modo escalável e independente da fonte de informação através de uma API REST.
  • IoT Agents: realizam a interação com os objetos uma vez que podem estar em ambientes heterogêneos e rodarem diferentes protocolos.
  • Fiware Store: Banco de dados.

Sistemas Operacionais para dispositivos de IoT

Alpine Linux

Distribuição Linux minimalista, simples e segura (Alpine: Small. Simple. Secure.), ideal para dispositivos embarcados com hardware reduzido.

Ver exemplo de uso do Alpine no Docker.

Contiki

Sistema operacional dedicado a microprocessadores de baixo poder de processamento e memória, com foco nos dispositivos de IoT com comunicação sem fio e baixo consumo de energia. Suas principais características incluem métodos eficientes de alocação de memória e comunicação IP e baixo consumo de energia. Possui implementações dos protocolos CoAP e MQTT [3].

Ver exemplo de uso do Contiki no Docker.

Projetos envolvendo IoT

OpenHAB

O OpenHAB é um projeto aberto para apoiar usuários na automação residencial.

Open Energy Monitor

O Open Energy Monitor é um projeto open source para monitoramento de energia e explorar os campos de energias renováveis e com zero emissão de carbono.

Referências

[5]

  1. ↑ Francis da Costa. Rethinking Internet of Things: A scalable approach to connecting everything. Apress Open, 2013.
  2. ↑ 2,0 2,1 Ammar Rayes & Samer Salam. Internet of Things From Hype to Reality: The Road to Digitization, Springer, 2019.
  3. ↑ 3,0 3,1 Antonio Liñán Colina, Alvaro Vives, Marco Zennaro, Antoine Bagula, Ermanno Pietrosemoli.Internet of Things in Five Days, Internet Archive, 2016.
  4. ↑ DIAS, Renata Rampim de Freitas,. Internet das Coisas sem mistérios: Uma nova inteligência para os negócios. São Paulo: Netpress Books, 2016.
  5. ↑ . Integração de ferramentas para IoT, Disciplina TISA – Técnicas de Implementação de Sistemas Automatizados, Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, UFSC, 2020.

Evandro.cantu (discussão) 10h19min de 25 de março de 2020 (-03)

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