Plataforma Radiuino e a Internet Das Coisas ELDORADO

Internet das Coisas e a Plataforma Radiuino

Professor BRANQUINHO

www.radiuino.ccTópicos

• O que é a Internet das coisas• Como se implementa a Internet das Coisas• Rede de Sensores Sem Fio – RSSF• Soluções de RSSF existentes• Plataforma Radiuino• ScadaBR – driver do Radiuino• Raspberry PI

• O que é a Internet das coisas• Como se implementa a Internet das Coisas• Rede de Sensores Sem Fio – RSSF• Soluções de RSSF existentes• Plataforma Radiuino• ScadaBR – driver Radiuino• Raspberry PI

www.radiuino.ccO que é Internet das Coisas?

• O que são coisas?– De forma simplista é tudo que não fala, não vê e não escuta!

• O que não está na internet ainda?– As coisas

• Necessidade de monitoração e controle através do 3T:– Telemetria– Telecomando– Telesupervisão

www.radiuino.ccMonitorar e Controlar

• Processos industriais• Residências• Saúde• Bem estar• Ambiente• Socorro• Cidades inteligentes• etc

www.radiuino.ccO que é Internet das Coisas

• Internet das Coisas (Internet of Things) é o próximo passo no acesso à informação

• As informações não estão só com “as pessoas”. Mas também “nas coisas”.

• Comunicação Pessoa-Pessoa (P2P)• Comunicação Pessoa-Máquina (P2M)• Comunicação Máquina-Máquina (M2M)

www.radiuino.ccMudanças com a IoT

• Vai mudar o mundo como vemos hoje;• A Internet foi um divisor de águas;• A IoT é a nova evolução da Internet;• A IoT potencialmente fará uma divisão de águas, talvez maior ainda que a Internet para as pessoas;

• Nos tornará mais proativos e menos reativos.

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Quem se preocupa com a IoT?

www.radiuino.ccRSSF Cria Nova Dimensão

www.radiuino.ccQual o tamanho da IoT

www.radiuino.ccEvolução das Coisas

www.radiuino.ccÁreas da IoT

• Hoje são redes esparsas;

• Vão se interligar;• Aumento de segurança, análise e gerência.

www.radiuino.ccPapel da Comunicação

• Evoluímos porque nos comunicamos;• O foco era a comunicação entre as pessoas;

• O progresso do ser humano se deu por meio da comunicação;

• Compartilhamento de conhecimento;• O próximo passo é o compartilhamento de informações sobre as coisas;

www.radiuino.ccPirâmide

Dados brutos dos processos

Dados processados viram informação.Volume de dados identifica tendências

e padrões.

Tendências e padrões de várias fontesvira conhecimento.

Sabedoria nasce do conhecimento maisexperiência. Capacidade de decidir.

A IoT aumenta dramaticamente a quantidade de dados.Quanto mais dados, mais conhecimento e mais capacidade de decidir

www.radiuino.ccPorque IoT é Importante

• Compartilhamento de informação• População cresce• Necessidade e cuidar da terra e seus recursos• Mais saúde• IoT: sensoriar, coletar, transmitir, armazenar e distribuir em massa

• Geração de conhecimento e sabedoria para prosperar

www.radiuino.ccQuestões da IoT

• IPv6 – mais endereços com gerência e auto configuração

• É possível colocar a IoT com IPv4, com estratégias apropriadas de gerência

• Energia para os sensores – harvest• Padrões bem definidos e práticas para uso• Gerência das redes é um ponto chave

www.radiuino.ccComo Vira Negócio

• O dinheiro só é colocado onde tem valor agregado;

• Aumento de produtividade;• Economia nos processos;• Sustentabilidade;• Escala;• Customização.

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Sobreposição da Internet das Coisas com outras áreas

www.radiuino.ccNegócios

• http://www.businessweekly.co.uk/hi-tech/12530-wireless-sensor-networks-faces-challenges-to-reach-2bn-target

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Cenário de negócios com a IoT

www.radiuino.ccCrescimento de Dispositivos

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Como se implementa a Internet das Coisas?

• Conjunto de diferentes ambientes• Pensar em uma estrutura genérica com todos os elementos possíveis

• Entender a função de cada elemento• Entender o papel da rede de sensores sem fio (RSSF) como um elemento fundamental

www.radiuino.ccMultidiciplinar

• A rede deve atender aplicações específicas• Vários conceitos diferentes devem ser tratados• Altamente customizada• Várias questões em aberto:

– Propagação– Cross layer– Consumo

• Necessidade de Gerência dos dados e da rede• Muita simulação e poucos trabalhos práticos• Não é plug and play• Na essência é uma rede de dados e a utilização de uma

pilha de protocolos é necessário25

www.radiuino.ccArquitetura de uma RSSF

Sensores (ou Nós)

Gateway

Servidor de Aplicação

Servidor de Dados

Usuário

Gerência

www.radiuino.ccSensor

Microcontrolador Transceptor

Antena

AtivoTransdutor

Ação

Energia

www.radiuino.ccCaracterísticas de Protocolo

• Necessidades específicas de aplicação devem ser analisadas– Alcance– Taxa– Confiabilidade– Segurança– Gerência– Entre outros

www.radiuino.ccGateway

RSSF Internet

Módulo de Comunicação

Sem Fio

Módulo de Comunicação Ethernet

Microprocessador

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Pilha TCP/IP

Funcionamento Lógico do Gateway

HardwareRSSF

HardwareInternet

Sistema Operacional

Protocolo de Integração

Pilha RSSF

Protocolo Aplicação RSSF

www.radiuino.ccProtocolo de Integração

• Simple Network Management Protocol

• Integração via serviço Web

Web Service

• HyperText Transfer Protocol

• Protocolo de indústria

Modbus

• Protocolo sobre socket com formato proprietário

Proprietário

www.radiuino.ccServidor de Aplicação/Dados

• Disponibilização de aplicação para a Internet– Gráficos– Tabelas

• Modelo de banco de dados é fundamental• Desafio: Big Data

– Muitos dados– Muito processamento– Pouca Informação

www.radiuino.ccInterface com Usuário

• A partir do servidor de aplicação, devem ser construídas as interfaces de usuário

Android

Aplicação Desktop

www.radiuino.ccGerência

• Fundamental• Deve ser projetada pensando nos cinco pilares estabelecidos pela ISO

• Configuração• Desempenho• Falha• Segurança• Contabilidade

www.radiuino.ccConfiguração

• Endereçamento dos sensores• Frequência de operação• Função dos nós sensores• Conexão lógica física• Especificação dos transdutores• Especificação dos atuadores• Planejamento• Cobertura

www.radiuino.ccDesempenho

• Indicadores de desempenho• Medidas de parâmetros como RSSI, tensão de bateria, etc

• Estatísticas de funcionamento• Detectar anomalias na rede• Medir taxa efetiva de comunicação• Medir latência• Disponibilidade

www.radiuino.ccFalha

• Detectar condições anormais• Diagnóstico do que levou a falha• Atuação para correção• Acompanhamento de solução do problema• Ações preventivas para evitar falha• Erro de roteamento

www.radiuino.ccSegurança

• Proteção da informação• Proteção da integridade dos comandos• Proteção da integridade física da RSSF• Proteção física da rede

www.radiuino.ccContabilidade

• Medida do uso da rede• Valor da rede no negócio• Ganho com a rede• Valor do histórico acumulado• Previsão de rendimento

• O que é a Internet das coisas• Como se implementa a Internet das Coisas• Rede de Sensores Sem Fio – RSSF• Soluções de RSSF existentes• Plataforma Radiuino• ScadaBR e Raspberry PI• Exemplo de aplicação

www.radiuino.ccArquitetura Básica

• Vários sensores• Dados escoam para um gateway• Novos paradigmas de comunicação

www.radiuino.ccPilha e Planos

• Visão completa

www.radiuino.ccPilha de Protocolos

MAC(Enlace)

TRANSP

APPFunções ligadas ao desenvolvimento das aplicações diretamente, como medidas de grandezas e controle de processos.

Funções de controle da comunicação como ACK, contagem de pacotes, disciplina de transmissão.

Identificação do sensor e rede contemplando funções para tratamento de roteamento de pacotes na rede.

Funções para controlar os processos de recepção e principalmente transmissão. Política de economia de energia.

Funções relacionadas com a parte de rádio como: potência, canal. Possível evoluir para alterar outras características do rádio.

Espelho TCP/IP

www.radiuino.ccCross Layer

• Comunicação sem fio é instável

• Impacto nas camadas superiores

• Estratégias para combater instabilidade

• Operação em diferentes frequências– 433MHz– 915MHz– 2,4GHz

www.radiuino.ccBandas Não Licenciadas

ExtremelyLow

VeryLow

Low Medium High VeryHigh

InfraredVisibleLight

Ultra-violet

X-Rays

AM Broadcast

Short Wave Radio FM Broadcast

Television Infrared Wireless LAN

Cellular (840 MHz)NPCS (1.9 GHz)

UltraHigh

SuperHigh

902–928 MHz

26 MHz

802.15.4

902–928 MHz

26 MHz

802.15.4

802.11

802.16

802.11

802.16

2.4–2.4835 GHz

83.5 MHz

802.11

802.15

2.4–2.4835 GHz

83.5 MHz

802.11

802.15

No Brasil – 902-907,5 e 915-928

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Interferências

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PropagaçãoAtenuação no Espaço Livre

Distância 10m

Freq 9,15E+08HzComp onda 0,33mAten dB 51,67 dB

Distância 10m

Freq 2,40E+09Hz

Comp onda 0,13m

Aten dB 60,05 dB

4log20

Atenuação

www.radiuino.ccAntenas

• Negligência com relação a antenas• Escolha do tipo adequado

– Omnidirecional– Setorial– Direcional

• Escolha do local da antena

www.radiuino.ccSurvey

• Medida do espectro• Avaliar cobertura• Planejamento• Implantação• Avaliação regular do survey orientado pela ferramenta de gerência

www.radiuino.ccSistemas Existentes

www.radiuino.ccEstrutura de Comparação

Camada Física

Camada de Enlace

Camada de Rede

Camada de Transporte

Camada de Aplicação

ada de Gerência

ada de Segurança

www.radiuino.ccWiFi

• Aplicação• Estruturação de Protocolo

– PHY:– MAC:– NET:

• Arquitetura Padrão• Operação de Rede

– Gerência– Comissionamento– Provisionamento

• Problemas

www.radiuino.ccWiFi

www.radiuino.ccZigBee

• Aplicação: Low-power WSN, padronização de interoperabilidade

• Estruturação de Protocolo– PHY&MAC: 802.15.4, 2.4GHz– APP: ZigBee Lighting, ZigBee Smart Energy, ZigBee

Home Automation, entre outros...• Arquitetura Padrão: Cluster-tree• Operação de Rede

– Gerência: Nenhuma– Comissionamento: Não definido no padrão– Provisionamento: Não definido no padrão

• Problemas– Frequência de operação– Operação da rede indefinida– Necessidade de customização (perda de

interoperabilidade)

www.radiuino.ccZigBee

www.radiuino.ccRFID

• Aplicação: cadeia de suprimentos, identificação de ativos

• Estruturação de Protocolo– EPC Global– ISO (NFC)– RFID Ativo (proprietário)

• Arquitetura Padrão: Leitor + Tag, eventualmente com infraestrutura

• Operação de Rede– Gerência: Não se aplica– Comissionamento: Simples– Provisionamento: Não se aplica

• Problemas– Alcance restrito– Pouca capacidade de processamento

www.radiuino.ccBluetooth

• Aplicação: Piconet, conectividade de dispositivos com altas taxas de dados

• Estruturação de Protocolo– PHY&MAC: 802.15.3, Frequency Hopping, 2,4GHz– NET: até 8 devices por Piconet

• Arquitetura Padrão: Master-Slave (até 8 slaves)• Operação de Rede

– Gerência: Nenhuma– Comissionamento: pareamento– Provisionamento: não previsto

• Problemas– Endereçamento restrito– Frequência em 2.4GHz– Baixo alcance

www.radiuino.ccBluetooth

www.radiuino.ccWirelessHART

• Aplicação: Rede de Sensor Sem Fio Industrial

• Estruturação de Protocolo– PHY&MAC: 802.15.4 – NET:– APP: Comandos HART

• Problemas

www.radiuino.ccWirelessHART

www.radiuino.ccISA100.11a

• Aplicação• Estruturação de Protocolo

– PHY:– MAC:– NET:

• Problemas

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www.radiuino.cc6LoWPAN

• Aplicação: IPV6 para tiny devices• Estruturação de Protocolo

– PHY&MAC: 802.15.4– NET: Compressão de cabeçalhos IP

• Problemas

www.radiuino.cc6LoWPAN

Camada Física

Camada de Enlace

Camada de Rede

Camada de Transporte

Camada de Aplicação

802.15.4

Protocolos de Aplicação

IPv66LoWPAN

UDP ICMP

www.radiuino.ccGSM/GPRS

• Aplicação: comunicação celular para voz, adaptada para dados

• Estruturação de Protocolo– PHY&MAC: GSM Quadriband– NET: TCP/IP

– Gerência: Operadora– Comissionamento: SIM Card– Provisionamento: ERB celular instalada pela operadora

• Problemas– Preço– Infraestrutura ruim, com pouca qualidade de serviço– Foco em usuário de voz (corte de portadora de dados)

www.radiuino.ccGSM/GPRS

www.radiuino.ccArquiteturas - Industrial

• Radiuino + Gateway Modbus

Tabelas de Registros

Interface Web

www.radiuino.ccArquiteturas – TCP/IP

• Radiuino + SNMP

Gerente SNMP OID

TCP/IP

Software Desktop

www.radiuino.ccArquiteturas - HTTP

• Radiuino + HTTP

DaemonHTTP

Intranet

HTTP POSTServidor HTTP

www.radiuino.ccArquiteturas - Hospedagem

• Radiuino + XML

XML Renderer

XMLWeb

Service

Internet

Front-end Customizado

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Arquiteturas – Automação Residencial

• Radiuino + jHome

Central Arduino

Glassfish

TCP/IP

Front-end WebAndroid

www.radiuino.ccArquiteturas - Driver

• Radiuino + Driver ScadaBR

Serial-Transparente

Interface Web

Driver Radiuino

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Engessamento das Plataformas Existentes!

• As plataformas atuais para montagem de rede de sensores são engessadas;

• Praticamente não permitem alterar características de nenhuma camada;

• Necessidade de adquirir programadores específicos para cada plataforma;

• Não possui ferramentas de gerência de rede para monitoração dos nós.

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Padrão 802.15.4

• Primeira versão saiu em 2003 e uma revisão em 2006 e 2011

• Várias soluções no mercado– Texas– Microchip– Freescale– Crosbow– Etc

• Necessita de desenvolvimento de firmware para atender necessidades das aplicações

• Como toda solução 802 somente especifica até a camada MAC

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MAC e Rede

• Os Fabricantes criaram sua própria MAC

• Texas criou o SimpliciTI• Freescale criou a SMAC• Microchip criou a WiMi• Estas MAC não são

interoperáveis• Necessidade de protocolo

de roteamento• Falta de gerência

www.radiuino.ccCamada Física 802.15.4

• Compliant with IEEE 802.15.4-2011, 2006 and 2003• 2.4 GHz IEEE 802.15.4 transceiver with: Direct Sequence

Spread Spectrum (DSSS) PHY, 250 kbps data rate, andOQPSK modulation with half-sine pulse shaping

• 4-wire SPI• Sensitivity @ 1% PER of -85 dBm• Receiver Maximum Input Level -20 dBm• Output Power (Lowest Maximum) -3 dBm

www.radiuino.cc802.15.4g

• smart metering utility network (SUN)• Somente camada física

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A Barreira do IDE

• Para trabalhar com os IDE disponíveis existe necessidade de uma especialização

• Necessidade de conhecimentos da área de computação

• Dificuldade para outras áreas, como engenharia elétrica

• Algumas ferramentas de desenvolvimento devem ser compradas

www.radiuino.ccZigbee

• Pilha pronta sem possibilidade de alteração para pesquisa e ensino;

• Dificuldade para saber como funciona a rede.

www.radiuino.ccNós Zigbee Completo

• Complexidade dos nós sensores incompatível para a maior parte das aplicações. Como por exemplo só medir temperatura ou ligar um relé.

www.radiuino.ccArduino, Radiuino e ScadaBR

• Possibilidade de implementar a IoT de forma experimental

• ‘Do-it-Yourself’ (DiY)

www.radiuino.ccComo entrar na IoT

• Computador• Rede local• Internet• Protocolos• Base de dados• Comunicação• Sensores

www.radiuino.ccArduino

• Ambiente de desenvolvimento de fácil utilização• Totalmente aberto, inclusive o projeto de hardware

• Proposta para ser utilizado por profissionais não especializados, como designers

• Fenômeno de penetração

www.radiuino.ccIEEE Spectrum

• Interessante reportagem sobre a origem do Arduino;

• Quebra de paradigma para uso de microcontroladores;

• Alta capacidade de prototipagem para prova de conceito;

• A simplicidade é a chave do sucesso do Arduino!

www.radiuino.ccO que é o Arduino?

• Uma plataforma para prototipação e desenvolvimento de hardware e software

• Mais importante: é Open Source

• Hardware barato• Software simples (baseado na linguagem

Wiring e IDE Processing)• Diversas aplicações já desenvolvidas

�Público alvo:�Hobbistas, artistas, técnicos, estudantes ...

www.radiuino.ccExemplos de hardware

Arduino Uno Arduino Mega Arduino Nano

Arduino Ethernet Arduino LilyPad

Muitos outros hardwares não oficiais Arduino-Like

www.radiuino.ccDivulgação em Meio Acadêmico

www.radiuino.ccCompatíveis Arduino

www.radiuino.ccAbstração do microcontrolador

• O Arduino apresenta sua pinagem própria que abstrai o microcontrolador

www.radiuino.ccExemplo Simples

• Ligação de um led no Arduino

www.radiuino.ccPlataforma Arduino

• Plataforma aberta www.arduino.cc• Hardware básico• IDE (Integrated Development Environment)• Cria conjunto de comandos específicos para realizar alguma tarefa

www.radiuino.ccArduino e redes sem fio

• Hardwares que englobam apenas a parte de Rádio• Hardwares que incluem o Rádio e o microcontrolador

Chinês

Feito no Brasil

Espanha

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Motivação para Criar uma Nova Plataforma

• Muita dificuldade na implementação de rede de sensores sem fio;• Plataformas complexas: Freescale, Texas, Microchip, etc;• Necessidade de monitoração e controle de processos é cada vez

maior;• Existe um nicho de desenvolvedores que necessitam de uma

plataforma completa:– Hardware– Firmware– Software

• RSSF necessita de grande interdisciplinaridade e a parte de programação

• IDE dificulta desenvolvimento de projetos para profissionais e estudantes que tem uma aplicação a ser entendida

• Utilização de uma plataforma aberta de fácil uso: ARDUINO

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Radiuino

• Plataforma para formação de rede de sensores• Principalmente para ensino e pesquisa• Logo

– Ideia de conectividade– Intuitivo– Associação com Arduino pela facilidade

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Objetivos da Plataforma Radiuino

• Criar uma plataforma fácil de ser utilizada para pequenas redes de sensores;

• Arquitetura estruturada prevendo as funções necessárias para a criação de rede de sensores fim-a-fim – Do processo a ser monitorado/controlado até o PC ou a Web;

• Hardware de baixo custo e facilmente encontrado• Possibilidade de desenvolvimento de hardware para aplicações

específicas;• Firmware estruturado com a identificação clara de onde inserir as

instruções desejadas;• Software de monitoração e controle para atender 3T (Telemetria,

Telecomando, Telesupervisão);• Integração com a Internet• Adaptado para a Internet das Coisas

www.radiuino.ccVersões Radiuino

• Radiuino EzRF– Simples– Basta pensar na aplicação– Somente ajustes de RF

• Radiuino Stack– Montagem da pilha de protocolo– Atuação direta nas camadas– Para investigação de protocolos– Compatível com o RadiuinoEzRF

www.radiuino.ccPronta para Radiuino

www.radiuino.ccPlataforma Arduino/Radiuino

www.radiuino.ccPlataforma Radiuino

• Hardware:– Microcontroladores AVR Atmel– Circuito de RF CC1101 Texas Instruments– Placas de adaptação e kits de desenvolvimento

Sensor e Base do início do projeto

www.radiuino.ccDiagrama em Blocos

Sensor Base ComputadorUSB

• Configuração básica– Computador, mas pode ser Web também– Uma base conectada via USB a um computador ou Ethernet para

ligar em rede– Um sensor:

• Transceptor• Microcontrolador• Transdutores• Atuadores• Bateria

IDCanal

PotênciaOffset de Freq

www.radiuino.ccPilha de Protocolos

• O desenvolvimento do firmware teve como base a pilha TCP/IP com cinco camadas

• O desenvolvimento das aplicações devem respeitar esta arquitetura de pilha de protocolos

TRANSP

SensorPC

www.radiuino.ccProjetos de Pesquisa

• Desenvolvimento de MAC para WSN funcionando com RoF;

• Roteamento geográfico;• Esquemas de localização;• Técnicas para economia de energia com sleep mode

• Gerência SNMP para WSN• Diferentes técnicas de Gateway

www.radiuino.ccO que precisa saber

CanalPotência

Sensor Base ComputadorUSB

Taxa USB

495051 2 1 0

210 49 50 51

www.radiuino.ccMapa do Pacote

• Frame com 52 bytes

– Phy – 4 bytes

– MAC – 4 bytes

– Net – 4 bytes

– Transporte – 4 bytes

– Seis AD com 3 bytes cada um

– Seis I/O com 3 bytes cada um

www.radiuino.ccOrganização do Projeto

• Definição da aplicação - serve para chamar a atenção do treinando para a identificação de tudo que precisa ser feito. No caso será direcionado para uma aplicação de controle do relés (ventilador e luminária) através da medição de temperatura e luminosidade. Será utilizado o DK103

• Projeto do hardware - mostra em detalhe o DK103, inclusive o projeto da placa, identificando os pinos físicos do BE900, onde vão ligados os sensores e atuadores

• Projeto do firmware - apresentação da plataforma Arduino/Radiuino.

– Identificação dos IO e AD – basicamente o mesmo que ser faz no Arduino

– Identificação do mapeamento dos IO e AD no pacote de 52 bytes do Radiuino

– Configuração do rádio

• Projeto do software – criar uma aplicação com o ScadaBR, instalado no Raspberry PI

www.radiuino.ccAplicação

• Controle de ventilador e luminária (eles estão ligados nos relés)

• Comandado por duas variáveis

– Temperatura

– Luminosidade

• Condições

– Se a temperatura estiver acima 31°C (por exemplo) temperatura o relé (ventilador) é acionado;

– Quando a temperatura for abaixo de 31ºC o ventilador é desacionado;

– Se a luminosidade estiver abaixo de 100 (por exemplo) o outro relé (luminária) é acionado ;

– Quando a luminosidade for acima 100 a luminária é desacionada;

www.radiuino.ccProjeto Hardware

• Será utilizado o DK103

• 2 BE900– Atmega328

– Transceptor

• 1 USB-Serial– Função de programar

– Função de base

• 1 placa com:– 2 Relés

– LDR

– Sensor temperatura

– 3 leds

• Fonte 12 Volts

• Cabo USB

www.radiuino.ccPlaca DK103

• Para exemplificar a utilização da plataforma foi desenvolvida uma aplicação com os seguintes elementos no sensor:

– Dois relés

– Um LDR

– Um Led

– Um transdutor de temperatura

www.radiuino.ccProjeto de Hardware DK103

www.radiuino.ccBE900

• Módulo desenvolvido para ser compatível com a plataforma Arduino

• Opção de utilizar conector SMA para ligar antena externa

• Baixo custo e possibilita desenvolvimento de aplicações

• Fabricante: www.radioit.com.br

• Atende especificações para certificação pela ANATEL

• Pino compatível TX/RX e alimentação com XBee

MicrocontroladorMicrocontrolador• Atmega368 (8 bits, 8 MHZ)• 32k Flash• 512 EEPROM• 1k RAM

TransceptorTransceptor• CC1101• 915MHz• Potência TX 10dBm• Excelente Sensibilidade• Diferentes Modulações• Mudança da Taxa

www.radiuino.ccBE990

• Módulo desenvolvido para ser compatível com a plataforma Arduino

• Opção de utilizar conector SMA para ligar antena externa

• Alta potência (0,5 Watts) para atingir kilômetros

• LNA para aumenta eficiência na recepção

• Baixo custo e possibilita desenvolvimento de aplicações

• Fabricante: www.radioit.com.br

• Pino compatível TX/RX e alimentação com XBee

MicrocontroladorMicrocontrolador• Atmega368 (8 bits, 8 MHZ)• 32k Flash• 512 EEPROM• 1k RAM

TransceptorTransceptor• CC1101 e CC1190• 915MHz• Potência TX 27dBm (0,5Watts)

• Excelente Sensibilidade• Diferentes Modulações• Mudança da Taxa

www.radiuino.ccProjeto Firmware

• Para desenvolver o firmware é utilizado o

ambiente do Arduino/Radiuino encontrado em www.radiuino.cc

• Deve ser feito o mapeamento dos pinos físicos nos pinos lógicos

• Pinos lógicos são utilizados no firmware

que deve ser desenvolvido – Arduino

• Mapeamento dos pinos lógicos no pacote do Raduino

www.radiuino.ccDefinição de Pinos

• Existem dois tipos de pinos: físico e lógico

• Os pinos físicos são do hardware e os pinos lógicos são

do firmware

• Deve existir um mapeamento dos pinos físicos nos pinos

lógicos

• O pino físico é aquele em que vai soldado o transdutor ou atuador

• Para o DK103 temos os seguintes elementos

– Relés

– Led´s

– LDR

– Sensor de Temperatura

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Pinagem física e lógica DK103

www.radiuino.ccFirmware da base

Colocar o valor marcado no

Manter

www.radiuino.ccFirmware da base

• Para fazer upload na placa é preciso seleciona a Board: BE900 (3.3V, 8MHz) w/ ATmega328

www.radiuino.ccFirmware do sensor

• Utilizar o exemplo RadiuinoEzRF_ScadaBR_DK103.

• O BE900 ligado na placa DK103 recebe por RF o pacote de 52 bytes, verifica o conteúdo e transmite um outro pacote de 52 bytes para o módulo Base.

• Faz a medida de temperatura e luminosidade.

• Verifica se é preciso acionar os relés.• Faz a leitura do estado dos pinos digitais.

www.radiuino.ccFirmware sensor

Somente quando o ScadaBRmandar no byte 43 o valor 1,

o estado do pino onde está o relé é trocado

Comando para ler o estado do pino (para

sabermos se o relé está acionado ou

não) e coloca este

valor no byte 44 no pacote do sensor

• Na aba RX, ocorre o tratamento do pacote da Base, para verificar se é necessário o acionamento/desacionamento relés

www.radiuino.ccFirmware sensor

• Fazer a medição do AD e enviar esta informação

para base

• Observar que a leitura é feita no pino lógico

AD0_PIN

• O AD é de 10 bits e portanto vai precisar de dois

• No caso o inteiro vai na variável AD0[1] que é o byte

17 e o resto vai na variável AD0[2] que é o byte 18

www.radiuino.ccFirmware do sensor

• Para fazer upload na placa é preciso seleciona a Board: BE900 (3.3V, 8MHz) w/ ATmega328

www.radiuino.ccMontar a Rede

www.radiuino.ccTeste de Conectividade

www.radiuino.ccVárias Soluções

• Radiuino WiFi• Radiuino Bluetooth• Radiuino GPS• Radiuino Consumo• Radiuino Motor• Radiuino RFID• Radiuino ModBus• Radiuino Solar

www.radiuino.ccScadaBR

• Open source• Fácil de utilizar• Vários tipos de drivers inclusive• Versão 1.0 vem com o driver para Radiuino

www.radiuino.ccExemplo

www.radiuino.ccElaborar a aplicação

• Utilizar o ScadaBR para fazer o

monitoramento (temperatura e luminosidade) e controle (luminária e ventilador) utilizando o DK103;

• Para isso é preciso utilizar o driver

Radiuino;

• Criar no ScadaBR as condições de controle.

www.radiuino.ccCriar Aplicação no ScadaBR

Acessar no browser: Localhost:8080/ScadaBR

http://xxx.xx.xx.xx:8080/ScadaBR/

User id: adminPassword: admin

www.radiuino.ccCriar Aplicação no ScadaBR

www.radiuino.ccCriar Data Source

www.radiuino.ccCriando Data Source

• Nomear o Data source;• Escolher a porta COM;

• Configurar Modo polling(SIM);

• Configurar período de

atualização;• Depois salvar o Data

Source;

www.radiuino.ccCriando Data points

www.radiuino.ccCriando Data Points

www.radiuino.ccRadiuino Modo Avançado

www.radiuino.ccCriando Data Source Meta

• O Meta data source tem esse nome por sua capacidade de combinar pontos existentes em novos. Ao invés de obter sua informação de uma fonte externa, utiliza valores de outros pontos e permite manipulação de maneiras arbitrárias pelo usuário.

• Com ele é possível criar 2 data points: Controle_temperaturae Controle_luminosidade.

• O data point Controle_temperatura contém o script de acionamento do ventilador se a temperatura passar de 31ºC.

• O data point Controle_luminosidade contém o script de acionamento da luminária se a luminosidade passar de 100.

www.radiuino.ccCriando Data Source Meta

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Criando Data Points - Data Source Meta

Script no ScadaBR:

if(p194.value==0)

if(p191.value>=31)

return true;else

return false;else

if(p191.value>=31)return false;

elsereturn true;

www.radiuino.cc

Criando Data Points - Data Source Meta

Script no ScadaBR:

if (p15.value == 1)if(p13.value == 0)

if(p8.value <=100)

return true;else

return false;else

if(p8.value<=100)

return false;else

return true;

www.radiuino.ccCriando Point link

• Point links são utilizados para atualizar o

valor de pontos baseados no valor de outros pontos.

• Os datapoints Controle_temperatura e

Controle_luminosidade vão atualizar os datapoints Comando Relé 1 e Comando

Relé 2.• Com isso, o ScadaBR mandar o comando

de acionamento/desacionamento do módulo

sensor.

www.radiuino.ccCriando Point link

www.radiuino.ccWatch List

www.radiuino.ccInterface Gráfica

• O que é a Internet das coisas• Como se implementa a Internet das Coisas• Rede de Sensores Sem Fio – RSSF• Soluções de RSSF existentes• Plataforma Radiuino• ScadaBR• ScadaBR no Raspberry PI

www.radiuino.cc

Diagrama em blocos do sistema

www.radiuino.cc

WiFi – Raspberry PI – Nó Sensor

www.radiuino.ccOutros Gateways

• Roteador sem fio – SNMP• Roteador sem fio – Apinae• Arduino com shield Ethernet – SNMP• Arduino com shield Ehternet - HTTP

www.radiuino.cc

Como baixar e onde comprar

• O firmware do Radiuino pode ser baixado do site www.radiuino.cc

• Para comprar o hardware– Site Chinês www.seeedstudio.com– Sites Brasileiro – www.radioit.com.br– www.robocore.com.br– Em breve loja.radiuino.cc

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Obrigado!Prof. Dr. Omar Carvalho Branquinho

www.radiuino.ccbranquinho@radiuino.cc

Plataforma Radiuino e a Internet Das Coisas ELDORADO

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