Plataforma Radiuino e a Internet Das Coisas ELDORADO

Internet das Coisas e a Plataforma Radiuino

Professor BRANQUINHO

Radiuino – All Rights Reserved 2011

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

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• 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

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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

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www.radiuino.ccMonitorar e Controlar

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

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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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www.radiuino.cc

Quem se preocupa com a IoT?


www.radiuino.ccRSSF Cria Nova Dimensão

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www.radiuino.ccQual o tamanho da IoT

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www.radiuino.ccEvolução das Coisas

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Cisco


www.radiuino.ccÁreas da IoT

• Hoje são redes esparsas;

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

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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;

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www.radiuino.ccPirâmide

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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

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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

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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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www.radiuino.cc

Sobreposição da Internet das Coisas com outras áreas

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www.radiuino.ccNegócios

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

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www.radiuino.cc

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www.radiuino.cc

Cenário de negócios com a IoT

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www.radiuino.ccCrescimento de Dispositivos

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www.radiuino.cc

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

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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

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Sensores (ou Nós)

Gateway

Rede

Servidor de Aplicação

Servidor de Dados

Usuário

Gerência


www.radiuino.ccSensor

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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

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www.radiuino.ccGateway

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RSSF Internet

Módulo de Comunicação

Sem Fio

Módulo de Comunicação Ethernet

Microprocessador


www.radiuino.cc

Pilha TCP/IP

Funcionamento Lógico do Gateway

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HardwareRSSF

HardwareInternet

Sistema Operacional

Protocolo de Integração

Pilha RSSF

Protocolo Aplicação RSSF


www.radiuino.ccProtocolo de Integração

• Simple Network Management Protocol

SNMP

• Integração via serviço Web

Web Service

• HyperText Transfer Protocol

HTTP

• Protocolo de indústria

Modbus

• Protocolo sobre socket com formato proprietário

Proprietário

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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

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www.radiuino.ccInterface com Usuário

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

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Web

iOS

Android

Aplicação Desktop


www.radiuino.ccGerência

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

• Configuração• Desempenho• Falha• Segurança• Contabilidade

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www.radiuino.ccConfiguração

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

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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

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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

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www.radiuino.ccSegurança

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

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www.radiuino.ccContabilidade

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

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• 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

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www.radiuino.ccArquitetura Básica

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


www.radiuino.ccPilha e Planos

• Visão completa

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www.radiuino.ccPilha de Protocolos

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PHY

MAC(Enlace)

NET

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

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www.radiuino.ccBandas Não Licenciadas

ExtremelyLow

VeryLow

Low Medium High VeryHigh

InfraredVisibleLight

Ultra-violet

X-Rays

Audio

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

5 GHz

802.11

802.16

5 GHz

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

=

λ

πdL

dBEL

4log20

Atenuação


www.radiuino.ccAntenas

• Negligência com relação a antenas• Escolha do tipo adequado

– Omnidirecional– Setorial– Direcional

• Escolha do local da antena

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www.radiuino.ccSurvey

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

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www.radiuino.ccSistemas Existentes

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www.radiuino.ccEstrutura de Comparação

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Camada Física

Camada de Enlace

Camada de Rede

Camada de Transporte

Camada de Aplicação

Cam

ada de Gerência

Cam

ada de Segurança


www.radiuino.ccWiFi

• Aplicação• Estruturação de Protocolo

– PHY:– MAC:– NET:

• Arquitetura Padrão• Operação de Rede

– Gerência– Comissionamento– Provisionamento

• Problemas

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www.radiuino.ccWiFi

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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)

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www.radiuino.ccZigBee

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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

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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

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www.radiuino.ccBluetooth

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www.radiuino.ccWirelessHART

• Aplicação: Rede de Sensor Sem Fio Industrial

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



• Problemas

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www.radiuino.ccWirelessHART

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www.radiuino.ccISA100.11a

• Aplicação• Estruturação de Protocolo

– PHY:– MAC:– NET:



• Problemas

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www.radiuino.cc

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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

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www.radiuino.cc6LoWPAN

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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)

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www.radiuino.ccGSM/GPRS

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www.radiuino.ccArquiteturas - Industrial

• Radiuino + Gateway Modbus

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Tabelas de Registros

RS485

Interface Web


www.radiuino.ccArquiteturas – TCP/IP

• Radiuino + SNMP

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MIB

Gerente SNMP OID

TCP/IP

Software Desktop


www.radiuino.ccArquiteturas - HTTP

• Radiuino + HTTP

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DaemonHTTP

Intranet

HTTP POSTServidor HTTP


www.radiuino.ccArquiteturas - Hospedagem

• Radiuino + XML

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XML Renderer

XMLWeb

Service

Internet

Front-end Customizado


www.radiuino.cc

Arquiteturas – Automação Residencial

• Radiuino + jHome

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Central Arduino

Glassfish

MySQL

TCP/IP

Front-end WebAndroid

iOS


www.radiuino.ccArquiteturas - Driver

• Radiuino + Driver ScadaBR

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Serial-Transparente

RS485

Interface Web

Driver Radiuino




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www.radiuino.cc

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


www.radiuino.cc

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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

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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.

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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.

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www.radiuino.ccArduino, Radiuino e ScadaBR

• Possibilidade de implementar a IoT de forma experimental

• ‘Do-it-Yourself’ (DiY)

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www.radiuino.ccComo entrar na IoT

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

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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

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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!

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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

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www.radiuino.ccCompatíveis Arduino

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www.radiuino.ccAbstração do microcontrolador

• O Arduino apresenta sua pinagem própria que abstrai o microcontrolador

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www.radiuino.ccExemplo Simples

• Ligação de um led no Arduino

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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


www.radiuino.cc

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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


www.radiuino.cc

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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


www.radiuino.cc

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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

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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

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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

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TRANSP

APP

PHY

MAC

NET

PHY

MAC

NET

TRANSP

APP

SensorPC

Base

USB


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

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www.radiuino.ccO que precisa saber

CanalPotência

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Sensor Base ComputadorUSB

Taxa USB

495051 2 1 0

210 49 50 51


www.radiuino.ccMapa do Pacote

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• 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

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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;

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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

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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

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www.radiuino.ccProjeto de Hardware DK103

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www.radiuino.ccBE900

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• 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

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• 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

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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

115


www.radiuino.cc

Pinagem física e lógica DK103

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www.radiuino.ccFirmware da base

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Colocar o valor marcado no

BE900

Manter

Manter

Manter

Manter


www.radiuino.ccFirmware da base

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


www.radiuino.ccFirmware do sensor

119

• 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

120

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

121

• 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

bytes

• 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

122

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


www.radiuino.ccMontar a Rede

123


www.radiuino.ccTeste de Conectividade

124


www.radiuino.ccVárias Soluções

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

125




126


www.radiuino.ccScadaBR


www.radiuino.ccScadaBR

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

128


www.radiuino.ccExemplo

129


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.

130


www.radiuino.ccCriar Aplicação no ScadaBR

131

Acessar no browser: Localhost:8080/ScadaBR

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

User id: adminPassword: admin


www.radiuino.ccCriar Aplicação no ScadaBR

132


www.radiuino.ccCriar Data Source


www.radiuino.ccCriando Data Source

134

• 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

135


www.radiuino.ccCriando Data points

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www.radiuino.ccCriando Data Points

137


www.radiuino.ccRadiuino Modo Avançado

138


www.radiuino.ccCriando Data Source Meta

139

• 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

140


www.radiuino.cc

Criando Data Points - Data Source Meta

141

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

142

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

143

• 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

144


www.radiuino.ccWatch List

145


www.radiuino.ccInterface Gráfica

146



• 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

147


www.radiuino.cc

Diagrama em blocos do sistema

148


www.radiuino.cc

WiFi – Raspberry PI – Nó Sensor

149


www.radiuino.ccOutros Gateways

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

150


www.radiuino.cc

151

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


www.radiuino.cc

152

Obrigado!Prof. Dr. Omar Carvalho Branquinho

[email protected]

Plataforma Radiuino e a Internet Das Coisas ELDORADO

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