T´opicos MQTT

Com a func¸˜ao de ser um MQTT client, interagindo com o broker MQTT via mensagens MQTT-SN no modelo publish-subscribe, o ISL tem a func¸˜ao de publicar mensagens em determinados t´opicos, de acordo com func¸˜oes pr´e-determinadas, assim como tem a func¸˜ao de se registrar em outros determinados t´opicos, em busca de que o usu´ario (cliente) consiga interagir e alterar o estado de alguns componentes espec´ıficos da ISL.

Dessa forma, estabeleceu-se que os t´opicos a que a fechadura inteligente interagir´a, sempre ser˜ao formados pelo MAC address (identificador ´unico) do CC2650 presente no produto,

seguido pelos sub-t´opicos pr´e-definidos: lock, alarm, open, leave, alert. O formato desses t´opicos se dar´a da seguinte forma:

• O primeiro n´ıvel dos t´opicos, ser´a composto por 16 caracteres hexadecimais, que conter˜ao o MAC address do CC2650 presente na fechadura inteligente. Exemplo: 00124B000F24F001;

• O segundo n´ıvel dos t´opicos, ser´a composto pela nomenclatura da funcionalidade espec´ıfica a que se deseja interagir. Opc¸˜oes: lock, alarm, open, leave e alert.

Assim, cada fechadura inteligente ISL se registrar´a em dois t´opicos espec´ıficos conforme modelo a seguir (onde ”xxxxxxxxxxxxxxxx” representar´a o MAC adress espec´ıfico do CC2650 do produto), com as seguintes func¸˜oes:

• xxxxxxxxxxxxxxxx/lock: t´opico em que ser˜ao lidas mensagens, em busca de se controlar a trava solenoide do produto:

– Ao receber a mensagem “0”, a ISL dever´a abrir a trava solenoide conectada `a mesma;

– Ao receber a mensagem “1”, a ISL dever´a fechar a trava solenoide conectada `a mesma.

– Exemplo: 00124B000F24F001/lock

• xxxxxxxxxxxxxxxx/alarm: t´opico em que ser˜ao lidas mensagens, em busca de controlar a func¸˜ao do alarme contra violac¸˜oes;

– Ao receber a mensagem “0”, o alarme da ISL dever´a ser desativado; – Ao receber a mensagem “1”, o alarme da ISL dever´a ser ativado; – Exemplo: 00124B000F24F001/alarm

Al´em disso, a ISL se encarregar´a de publicar mensagens em outros trˆes t´opicos espec´ıficos:

• xxxxxxxxxxxxxxxx/alert: uma mensagem ser´a publicada nesse t´opico, toda vez que o CC2650 realizar uma leitura do sensor magn´etico de curso, e seu resultado for de sensor aberto, enquanto o alarme do produto estiver no estado ativo;

• xxxxxxxxxxxxxxxx/open: uma mensagem ser´a publicada nesse t´opico, toda vez que houver uma alterac¸˜ao na leitura do sensor magn´etico de curso:

– Ao identificar que o sensor esta aberto, ser´a publicada uma mensagem com o conte´udo ”1” neste t´opico;

– Ao identificar que o sensor esta fechado, ser´a publicada uma mensagem com o conte´udo ”0” neste t´opico.

– Exemplo: 00124B000F24F001/open

• xxxxxxxxxxxxxxxx/leave: uma mensagem ser´a publicada nesse t´opico, caso as leituras do sensor magn´etico de curso resultem apenas em sensor aberto, pelo per´ıodo de 30 minutos, sem que tenha havido nenhuma leitura diferente da mesma (sensor fechado) durante esse intervalo de tempo.

6 CONCLUS ˜AO

A automac¸˜ao e a seguranc¸a residencial, partes integrantes do estudo das smart homes dentro do conceito de Internet das Coisas, permitem que diversas aplicac¸˜oes sejam imaginadas, envolvendo eletrodom´esticos, objetos e ´areas distintas de cada residˆencia ou escrit´orio. Ao analisar-se quest˜oes referentes a seguranc¸a, pensa-se diretamente nos bens pessoais, na moradia como um todo ou em objetos de valor que estejam alocados na mesma. Por conta disso, desenvolver aplicac¸˜oes neste segmento, tende a despertar o interesse do p´ublico (principalmente brasileiro), para que o desejo de sentir-se seguro se torne uma realidade.

Por´em, apesar do constante crescimento do n´umero de aplicac¸˜oes nessa ´area, ainda s˜ao poucas aquelas que utilizam conceitos recentes de Internet das Coisas. IPv6, 6LowPan e MQTT/MQTT-SN, comec¸am a ganhar cada vez mais estudos acadˆemicos, prot´otipos e testes, no entanto, os produtos comercializados ainda utilizam tecnologias pensadas inicialmente para redes cabeadas, sem as devidas preocupac¸˜oes com o n´umero crescente de dispositivos, tr´afego de rede e economia energ´etica.

Dessa forma, criar uma fechadura inteligente que utilize tais conceitos e que se aproveite de integrac¸˜oes entre blocos que s˜ao dif´ıceis de serem encontradas em estudos e casos reais, se torna um desafio t˜ao interessante quanto complexo. Para esse desafio ser conclu´ıdo, o planejamento e o levantamento de requisitos do produto devem levar diversas vari´aveis em quest˜ao, em busca de decidir pelas melhores escolhas sobre os protocolos de aplicac¸˜ao e de redes a serem utilizados, ferramentas de desenvolvimento que melhor se enquadram nesse tipo de aplicac¸˜ao, quais banco de dados d˜ao melhor suporte para o armazenamento desses tipos de dados, al´em de decidir-se pela interface que melhor atenda ao cliente.

Assim, o IoT Smart Lock foi projetado com a intenc¸˜ao de conter dispositivos que possam utilizar os protocolos 6LowPan e MQTT-SN, al´em de ser uma soluc¸˜ao que armazene seus dados em um banco de dados NoSQL, na nuvem, de f´acil integrac¸˜ao com aplicativos mobile, como o Google Firebase.

da vasta documentac¸˜ao e da enorme quantidade de exemplos pr´aticos envolvendo aplicativos para dispositivos com o sistema Android. Pois, ao ser um sistema bastante difundido no mercado, com centenas de milhares de aplicac¸˜oes criadas, a facilidade com que se encontrem exemplos de telas e c´odigos das mais variadas formas aumenta consideravelmente. Do mesmo modo, a documentac¸˜ao dispon´ıvel para uso da biblioteca AnyChart, fez com que a gerac¸˜ao de gr´aficos de informac¸˜oes fosse desenvolvida de forma muito mais r´apida do que o previsto.

No entanto, conforme mencionado anteriormente, a forma de comunicac¸˜ao entre blocos via MQTT-SN, ainda n˜ao ´e considerada trivial ao mercado. Ou seja: o desenvolvimento tanto da parte eletrˆonica, quanto da parte relativa aos c´odigos do prot´otipo com o CC2650 e do aplicativo mobile, foram objetos de vasto estudo, para que a soluc¸˜ao obtivesse a integrac¸˜ao esperada entre todos os m´odulos da mesma. Como detalhado no cap´ıtulo 5, a escolha pela organizac¸˜ao dos t´opicos MQTT-SN (sec¸˜ao 5.6.1), a forma de utilizac¸˜ao da API REST do Firebase (sec¸˜ao 5.3.2) e a utilizac¸˜ao das bibliotecas externas no aplicativo Android (sec¸˜ao 5.3), fizeram com que o tempo investido na aprendizagem de tais tecnologias e recursos fosse consider´avel.

Al´em disso, outro ponto de dificuldade para o desenvolvimento se deu por conta da alimentac¸˜ao do prot´otipo da fechadura inteligente, contendo o CC2650 e a trava solenoide, pois conforme levantado na sec¸˜ao 5.6, na primeira vers˜ao do projeto, pensou-se em utilizar a alimentac¸˜ao por baterias de l´ıtio, por conta de o principal foco de utilizac¸˜ao do ISL ser em gavetas, normalmente contendo pouco espac¸o para instalac¸˜ao de um dispositivo de seguranc¸a e com acesso dificultado `a tomadas, usualmente.

No entanto, devido ao aumento da complexidade do circuito e tamb´em devido `a baixa durac¸˜ao (em dias) da bateria nos primeiros testes, fizeram com que essa ideia fosse descartada. Com isso, decidiu-se pela alimentac¸˜ao do prot´otipo com uma fonte de 12V e 3A, suficiente para que o circuito utilize-se de todos os seus recursos e dispositivos conectados, de forma plena.

Apesar de todas as dificuldades encontradas, essa primeira vers˜ao completa da soluc¸˜ao IoT Smart Lock atende aos principais objetivos propostos, como ser uma fechadura inteligente que fac¸a aumentar a seguranc¸a das instalac¸˜oes dos usu´arios, podendo ser controlada remotamente com o aux´ılio de protocolos bastante estudados na ´area de Internet das Coisas, com uma interface dispon´ıvel em smartphones lanc¸ados nos ´ultimos 5 anos.

Desse modo, o mercado de fechaduras inteligentes e aplicac¸˜oes de seguranc¸a residencial, podem ganhar um poss´ıvel concorrente em um futuro pr´oximo, j´a considerando o aumento significativo que o mundo ter´a no n´umero de dispositivos conectados `a Internet. Al´em disso, o estudo gerado pode incentivar o desenvolvimento de outras aplicac¸˜oes que venham a

utilizar tecnologias e recursos semelhantes, tanto para Smart Home, quanto para aplicac¸˜oes com foco nos demais segmentos estudados na Internet das Coisas.