A IoT e as comunicações M2M possibilitam o aparecimento de um vasto número de aplicações extremamente diferentes umas das outras. Vários trabalhos descrevem estas aplicações, algumas actualmente desenvolvidas, nomeadamente [VS10], [KA12], [B06], [BGZR11], [OECD12].
Automação Doméstica e de Edifícios - Este tipo de aplicações aplicam-se
essencialmente para a automação de todo o funcionamento de casas e edifícios, sendo mais comuns na implementação de autonomia na ventilação, no aquecimento e na iluminação. No entanto, o conceito de IoT/M2M vai mais além, disponibilizando serviços extra ao incluir electrodomésticos, televisão e dispositivos multimédia, objectos com os quais temos contacto diariamente. A interligação destes objectos poderá informar quando um produto está em falta, onde se encontra uma chave perdida ou desligar um fogão quando não existe um utensílio em aquecimento. Algumas aplicações sucedem sem qualquer interacção humana, com capacidade de autonomia de uma forma transparente. Outras poderão fornecer dados úteis directamente aos clientes.
Smart Grid/Metering - O conceito de Smart Grid está fundamentalmente ligado à
eficiência energética de edifícios. Refere-se essencialmente à utilização de tecnologias de comunicação, processamento e controlo remoto nas redes eléctricas com o objectivo de optimizar a eficiência na geração e distribuição da energia. A optimização através desta tecnologia inclui a monitorização da rede com um sistema de supervisionamento semelhante ao SCADA utilizado na indústria [Fa10]. As aplicações Smart Grid/Metering são exemplos perfeitos de redes M2M, que futuramente podem ajudar a reduzir o consumo/desperdício de energia e manter actualizada a informação decorrente sobre o consumo de energia e outros recursos. Estes são os desafios que as Smart Grids pretendem ultrapassar. Adicionalmente inclui-se a optimização da distribuição de energia gerada por meios renováveis a qual sofre variações dependentes do ambiente ao contrário da geração de energia tradicional [MLK11].
Relacionadas de forma muito próxima estão as aplicações pertencentes ao conceito de Smart Metering. Uma futura utilização mais ampla dos veículos eléctricos/híbridos também representa um peso adicional na rede eléctrica que é necessário avaliar o que é preciso gerir eficientemente. Aplicações reais monitorizam e fornecem informação útil sobre os consumos mais comuns em edifícios, casas e até ambientes industriais, como água, gás e electricidade. Portanto, a gestão inteligente e a informação sobre a rede elétrica é um objectivo fundamental. Os dispositivos que realizam a monitorização e partilham os dados recolhidos são comumente conhecidos como Smart Meters. Os primeiros dispositivos deste tipo eram os Advanced Meter
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Reading (AMR) que recolhiam e dispunham os dados. Com a evolução do conceito,
surgiu o Advanced Meter Infrastruture (AMI) capaz de analisar e processar os dados recolhidos, além de comunicar com outros Smart Meters, realizar tomadas de decisão, pedir dados e disseminar informação pelos nós vizinhos. O Plogg é um Smart
Meter exemplar criado pela ByteSnap Design para aplicações ao nível do consumo de
energia de dispositivos ligados à rede eléctrica. Possui um microcontrolador e um sistema de comunicação sem fios compatível com tecnologia ZigBee e Bluetooth. Pode ser controlado remotamente, controlando autonomamente o seu próprio consumo. Disponibiliza a informação sobre o consumo de energia dos equipamentos a ele ligados. Na sua essência, uma rede de Ploggs pode ser tratada como uma rede de sensores sem fios.
Cidades - As aplicações das cidades inteligentes surgem para dar resposta a uma série
de factores no modo como a sociedade cada vez mais concentrada em áreas urbanas lida diariamente com a rotina citadina. Inclui-se o Parqueamento Inteligente para monitorização e gestão de parques de estacionamento públicos, disponibilizando informação a cidadãos condutores sobre as condições presentes nos seus locais de destino. Outras aplicações maioritariamente de cariz estático, incluem a gestão da iluminação duma cidade, optimização da recolha do lixo, monitorização da poluição (poluição do ar, da água e sonora) e a monitorização de infraestruturas (pontes, edifícios, monumentos). Esta última aplicação pode estar inserida em ambientes de risco pouco relacionados com as cidades, tal como minas.
Aplicações dinâmicas incluem a mobilidade dos habitantes das cidades. O transporte inteligente pretende otimizar os sistemas de transporte público, fazendo o tracking dos próprios transportes ou monitorizando a quantidade de utilizadores num dado veículo, disponibilizando mais sempre que necessário ou retirando da circulação transportes desnecessários. A gestão do congestionamento do tráfego optimiza a distribuição de veículos e até de pedestres, fornecendo informação em tempo real sobre os locais mais/menos congestionados e esperando que a mobilidade veicular seja contrabalançada consoante as necessidades e os locais de destino de cada condutor/pedestre. Neste âmbito, insere-se a telemática veicular onde existe troca de informação entre veículos e onde essa informação é disponibilizada de forma interactiva ao condutor e/ou passageiros. Esta informação centra-se nas condições rodoviárias referentes às condições climatéricas e nas melhores práticas a manter durante a condução diante de situações particulares de incidentes e eventos incomuns tais como acidentes rodoviários ou trânsito intenso.
Agricultura - A automação e monitorização da agricultura visa facilitar as tarefas
necessárias a realizar na produção e cultivo agrícola. Incluem-se sistemas de irrigação automáticos consoante os níveis concentrados de água, humidade e nutrientes,
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prevenção de contaminações e controlo de microclimas em estufas, para optimizar a quantidade e a qualidade dos alimentos produzidos.
Outra aplicação que é reconhecida por alguns como necessária para sustentar a nossa capacidade de produzir alimento é o Vertical Farming ou Agricultura Vertical. A agricultura vertical pretende dar rápidas respostas na produção e distribuição de alimentos maioritariamente em áreas urbanas. O conceito insere a agricultura como algo possível dentro de cidades, embutida em edifícios desenhados e pré-concebidos para esse efeito e até dentro de apartamentos já construídos. O tipo de controlo e monitorização é semelhante às técnicas concebidas e utilizadas em estufas traficionais, mas com uma certa racionalização do espaço ocupado, dispondo inúmeras áreas agrícolas na vertical em vez de na horizontal. Inclui-se além do controlo da temperatura, humidade e luminosidade, a detecção de elevadas concentrações de poluição e renovação da qualidade do ar. A implementação destes campos agrícolas verticais dentro de áreas urbanas sugere igualmente uma forte eficiência na distribuição dos alimentos produzidos em edifícios vizinhos.
Saúde - A saúde é uma das áreas de interesse com maior potencial para a realização
de ambientes inteligentes interactivos e ubíquos atraindo o interesse da maioria das pessoas. Estão fundamentalmente inseridos em redes Wireless Body Area Network (WBAN), em aplicações de monitorização corporal tal como pressão arterial, níveis de açúcar e batimentos cardíacos. Aplicações parcialmente distintas podem ser agregadas como por exemplo a actividade social e os movimentos de um paciente idoso e/ou com capacidades reduzidas que habite sozinho na sua residência. A monitorização em tempo-real dos pacientes pretende, como na maioria das aplicações em ambientes inteligentes, armazenar e disseminar os dados relevantes dos pacientes para centros de apoio e hospitalares, mantendo históricos médicos e acompanhando o estado de saúde diário de cada pessoa. Este conceito é comumente denominado Personal Health Record (PHR) e permite essencialmente que tanto o paciente como o seu médico tenham acesso aos parâmetros actualizados da monitorização. Qualquer irregularidade detectada poderá ser alertada no próprio momento, bem como seja mantida e visualizada a informação por ambas as partes. Este novo conceito de saúde informatizada é denominado por e-Health. Inclui tanto a parte do processamento electrónico como as próprias comunicações realizadas por diferentes redes de maneira a dar suporte a estas aplicações. Incluído está o conceito
m-Health que pormenoriza a utilização de dispositivos de redes móveis para ter
acesso e visualizar a informação, incluindo smart phones, PDAs e tablets. Este é puramente um conceito M2M.
A telemedicina é um ramo do e-Health e m-Health. A telemedicina visa derrubar barreiras como a distância entre pacientes e médicos/hospitais, e garantir o acesso às necessidades medicinais de lugares isolados/distanciados ou em situações de
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emergência. A telemedicina foca-se mais em aplicações de videochamadas para consultas e/ou diagnósticos médicos que aproveitam a informação recolhida localmente no paciente. Outro exemplo de aplicações mais avançadas é a telecirurgia que integra elementos de robótica e tecnologias de comunicações avançadas com elevadas capacidades de transferência de dados, ligações seguras e praticamente a inexistência de latências e erros nas comunicações.
Indústria - A indústria foi sem dúvida pioneira no sentido de criar sistemas autónomos
e de supervisão/monitorização de processos. O melhor exemplo são os sistemas SCADA. A intensa competitividade industrial e consequente demanda por processos mais eficientes impulsionou a criação destes sistemas autossuficientes e monitorizáveis. Nesse âmbito, a natureza das redes sem fios de monitorização (ou seja, redes de sensores sem fios) abarcam várias vantagens sobre o controlo de sistemas industrias através de redes cabladas, tal como auto-organização, fácil implementação/manutenção, flexibilidade e actualmente uma elevada capacidade de processamento [GH09]. Estas características oferecem tempo de resposta melhorado a eventos proporcionando o desencadear das acções mais apropriadas em tempo real. No entanto, aplicações em ambientes industriais levantam alguns desafios e problemas. Primeiro, as condições severas e rigorosas presentes em fábricas. Os nós das redes estarão sujeitos a elevados níveis de humidade, temperatura, vibração, poeira, e outras condições mais corrosivas. Segundo, a elevada interferência de radiofrequência e ruído. Terceiro, segurança contra ataques e espionagem. Durante muito tempo a indústria reconhecia que a tecnologia e normas actuais não respondiam aos requisitos das suas aplicações de monitorização. No entanto, nos últimos anos têm vindo a ser definidas duas normas independentes, e em paralelo, que respondem aos desafios da industria: WirelessHart e ISA100.11a [PC11]. Ambas as normas estão implementadas em conjunto com as actualizações 2011/2012 da norma IEEE 802.15.4. As aplicações industriais mais gerais são a monitorização de falhas em equipamentos, optimização de processos (redução da intervenção humana), identificação de deficiências em linhas de produção, aumento da segurança dos empregados e geração de relatórios relativamente às actividades e produções diárias [SMZ07].