TEMPERATURA E UMIDADE
A rede em questão pode apresentar dentro da engenharia diversas aplicações como: utilização da rede para monitoramento de um ambiente, através de uma rede com topologia em malha para estudo de comportamento ou automação. Para trabalhos futuros, a aplicação de uma topologia com um número maior de nós pode ser aplicada para avaliar e controlar as variáveis de estudo em conforto térmico. Outra proposta é a idealização de um gráfico térmico em 2D, no qual com a introdução da posição dos nós sensores e dos dados por ele medidos, através de uma modelagem matemática, seria possível apresentar qual o comportamento da temperatura e umidade em toda a sala. Seria necessário um estudo dos métodos determinísticos e/ou estocásticos que apresentassem melhor desempenho para esta interpolação. Outro fator a ser ponderado seria o melhor modelo que rege as equações de transferência de calor adaptado às diferentes aplicabilidades.
Outra aplicação da rede apresenta como proposta avaliar o controle das variáveis em questão para automatizar determinados processos através da alimentação proveniente dos dados fornecidos pelas medidas. Um exemplo desta aplicação seria o controle automático de uma estufa de determinada espécie de planta, que necessita de variáveis como: temperatura, umidade do ar e do solo e irrigação sob um controle rigoroso. Para facilitar o cultivo destas espécies mais exigentes, um sistema de automação pode ser instalado juntamente com o sistema de monitoramento, controlando o processo ou até mesmo aumentando a taxa de sucesso desse cultivo.
Propõe-se também melhorias relacionadas a interatividade do gráfico com o usuário, como por exemplo a possibilidade de zoom com adequação de escala através de um clique.
7 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Através do estudo feito neste trabalho de conclusão de curso, pôde-se verificar que a rede de sensores de temperatura e umidade que utiliza o protocolo ZigBee apresentou resultados satisfatórios quanto ao desempenho e ao monitoramento das variáveis, cumprindo o papel proposto nos primeiros capítulos deste documento. O protocolo ZigBee utilizado demonstrou facilidade de conexão entre os nós sensores e o coordenador da rede. Da mesma forma os dados enviados pelos nós foram recebidos com sucesso pelo coordenador, sem apresentar dados corrompidos durante o processo de comunicação, garantido pela rotina de programação apresentada no Apêndice B. A topologia em estrela escolhida através do embasamento teórico satisfez o sucesso da comunicação nas medidas realizadas para a validação do modelo de rede proposto.
O software idealizado e implementado apresentou uma interface gráfica de fácil utilização e também desempenho satisfatório quanto a manipulação dos filtros para consulta no banco de dados. Os filtros disponíveis para a alteração do range dos eixos de temperatura/umidade e também de tempo puderam facilitar a visualização do período de interesse, caracterizando um zoom na plotagem do gráfico e permitindo uma análise mais minuciosa do intervalo de interesse. A consulta no banco de dados através da interface foi baseada nas médias das medidas em minutos, horas e dias. Durante as medições no laboratório A-307 utilizadas para verificar se o software era capaz de apresentar os gráficos das medições realizadas com facilidade e aceitável representação, o mesmo comprovou que satisfaz o ideal de projeto. Esta afirmação se dá pela facilidade de gerar os gráficos utilizando os filtros de data no banco de dados, realizar visualização mais minuciosa de intervalos pertinentes através do mecanismo de alteração de escala, e também apresentar através da média (dias, horas ou minutos) as variações das grandezas medidas, contemplando também as pequenas variações de resolução e precisão do sensor em questão.
O banco de dados escolhido foi capaz de atender às necessidades da coleta de dados monitorados. Porém, devido a característica de criação do software, qualquer banco de dados pode ser posteriormente utilizado através do modelo padrão de conexão. As tabelas contidas no banco de dados puderam ser facilmente manipuladas através da linguagem de consulta SQL, devido as características que a Microsoft apresentou neste banco em questão. As medidas de
temperatura e umidade realizadas no laboratório A-307 satisfatoriamente validam a utilização da rede para a tarefa por ela proposta, onde resultados desta análise representam uma situação esperada pelo modelo real.
Através do estudo feito neste trabalho de conclusão de curso, pôde-se verificar que esta rede está apta a ser utilizada como sistema de monitoramento.
REFERÊNCIAS
D-ROBOTICS. DHT11 Humidity & Temperature Sensor. [S.l.], Setembro 2010.
FALUDI, R. Building Wireless Sensor Network. 1. ed. 1005 Gravenstein Highway North, Sebastopol, CA 95472.: OŠReilly Media, Inc., 2010.
HOLT, A.; HUANG, C.-Y. 802.11 Wireless Networks: Security and Analysis. 1st. ed. [S.l.]: Springer Publishing Company, Incorporated, 2010.
INSTRUMENTS, T. A True System-on-Chip Solution for 2.4-GHz IEEE 802.15.4 and ZigBee Applications. Post Office Box 655303, Dallas, Texas 75265, 2015.
JINDAL, S.; JINDAL, A.; GUPTA, N. Internet, 2005.the first ieee and ifip international conference in central asia on. In: Grouping WI-MAX, 3G and WI-FI for wireless broadband. [S.l.: s.n.], 2005. p. 5 pp.–.
KUROSE, J. F.; ROSS, K. W. Redes de Computadores e a Internet: uma abordagem top- down. 5. ed. [S.l.]: Pearson, 2010.
LOUREIRO, A. A. F. Redes de sensores sem fio. In: Grandes desafios da pesquisa em computação para o período 2006-2016. [S.l.: s.n.], 2006.
MACEDO, D. da C. Sistema de Extensão de Sinais IR Usando Tecnologia ZigBee. Dissertação (Mestrado) — Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Julho 2010.
MALAFAYA, H.; TOMáS, L.; SOUSA, J. P. Sensorização sem fios sobre zigbee e ieee 802.15.4. In: INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DE LISBOA. Terceiras Jornadas de Engenharia de Electrónica e Telecomunicações e de Computadores. Lisboa, Portugal, 2005.
MITTAL, R.; BHATIA, M. Wireless sensor networks for monitoring the environmental activities. In: Computational Intelligence and Computing Research (ICCIC), 2010 IEEE International Conference on. [S.l.: s.n.], 2010. p. 1–5.
MONSIGNORE, F. Sensoriamento de ambiente utilizando o padrão ZigBee. Dissertação (Mestrado) — Universidade de São Paulo - Escola de Engenharia de São Carlos, 2007.
RIBEIRO, L. E. et al. Redes de sensores sem fio com múltiplas antenas. [S.l.], 2015.
SANCHEZ, I. Short-term prediction of wind energy production. International Journal of Forecasting, v. 22, n. 1, p. 43–56, 2006. Disponível em: <http://ideas.repec.org/a/eee/intfor/v22y2006i1p43-56.html>.
TEXAS. CC2530 Development Kit UserŠs Guide. San Diego, California USA, 2009.
TEXAS. Tiva C Series TM4C123G LaunchPad Evaluation Board User’s Guide. San Diego, California USA, 2013.
TEXAS. Tiva TM4C123GH6PM Microcontroller- DATA SHEET. San Diego, California USA, 2014.
YE, D.; GONG, D.; WANG, W. Application of wireless sensor networks in environmental monitoring. In: Power Electronics and Intelligent Transportation System (PEITS), 2009 2nd International Conference on. [S.l.: s.n.], 2009. (1), p. 205–208.
APÊNDICE A -- MENSAGENS UTILIZADAS PELO PROTOCOLO
As mensagens padrão utilizadas pelo protocolos são:
•Mensagens (0xAABB):
Os 2 bytes posteriores ao tipo indicam qual o endereço de destino. Os 2 bytes seguintes indicam o tamanho da mensagem e 1 byte indica a qualidade do sinal (LQI). Por fim, apresenta-se os n bytes de cada mensagem enviada pelo nó.
•Topologia da rede (0xEEAA):
O byte posterior indica o tipo do dispositivo. Os dois bytes seguintes, o endereço desse dispositivo na rede e no caso deste não ser um End Device haverá ainda 1 bytes que indica o número de Childs que este dispositivo possui . Sejam os tipos disponíveis:
–0xCO: Coordenador
–0xRO: Roteador
–0xED: End Device
•Mensagens Padrão (0xDDCC):
O próximo byte indica qual é a mensagem padrão. Sejam as mensagens padrão disponíveis:
–0xA0: Network discovering
–0xA1: Network joining
–0xA2: Network rejoining
–0xA4: Network joined
–0xA5: Network starting
–0xA6: Network started
–0xA7: Network orphaned
–0xA8: New device joined network
–0xA9: Message transmited succesfully
–0xAA: Enter message to send or CHANGE/QUIT
–0xAB: Network up
–0xAC: Enter Destination Address
–0xAD: Enter Destination EndPoint
•Mensagens de Erro (0xFFEE):
O próximo byte indica qual é a mensagem de erro.Sejam as mensagens de erro disponíveis:
–0x01: Network Error
–0x02: Message failed to transmit
–0x03: SimpleDescRsp Status-> FAIL
–0x04: MgmtLqiRsp Status-> FAIL
APÊNDICE B -- ROTINA DE PROGRAMAÇÃO DE RECEBIMENTO DO BUFFER
O trecho que reproduz a rotina de programação que garante que os pacotes sejam recebidos e
armazenados corretamente está descrita abaixo:
b = porta.ReadExisting();
buffer = buffer + b;
if (buffer.Length >= 43)
{
System.Console.Write("recebi da porta:"+ buffer);
System.Console.WriteLine("Tamanho "+ buffer.Length);
while (true)
{
if (buffer.Length < buffer.IndexOf("AABB") + 43)
if (buffer.IndexOf("AABB") < 0) break; p = buffer.IndexOf("AABB"); sensor = buffer.Substring(p + 32, 1); lqi = buffer.Substring(p + 14, 1); t = buffer.Substring(p + 16, 4); h = buffer.Substring(p + 20, 4); buffer = buffer.Substring(p + 43);
if (isNumber(t) && isNumber(h) && isNumber(lqi) && isNumber(sensor))
banco.Guarda(GiveMeDado(t, h, sensor, lqi)); }