Equipa:	Grupo 05: José Silva (Coord.) António Gonçalves Daniel Almeida Filipe Almeida Gabriel Carvalho Paulo Duarte
Empresa	Bosch Termotecnologia, S.A
Orientadores:	Rodrigo Almeida (Bosch Termotecnologia, S.A) e Susana Sargento (DETI)

Desafio

Este projeto propõe desenvolver um sistema distribuído de ‘unidades sensoriais’ apoiadas por uma ‘consola central’ que deverá disponibilizar os dados recolhidos por estas unidades ao utilizador de uma forma intuitiva e apelativas. Pretende-se que cada ‘unidade sensorial’ seja capaz de atuar individualmente e informar visualmente o utilizador acerca da sua última medição. Ao mesmo tempo, a ‘consola central’ deverá ser capaz de fornecer o valor da última medição, bem como o histórico de medições destas unidades. A ‘consola central’ deverá, através de uma superfície, ser capaz de fornecer energia através de carregamento indutivo às ‘unidades sensoriais’ quando estas estão em contacto.

Cada ‘unidade sensorial’ deverá ter em conta os seguintes aspetos: •Ser equipado de um único sensor (VOC, CO, CO2, PM2.5) •Ter um reduzido form-factor •Dispor de um display (E-Ink, Memory-In-Pixel) •Ter uma bateria recarregável através de carregamento indutivo •Dispor de conectividade WiFi A ‘consola central’ deverá ter em conta os seguintes aspetos: •Display de maiores dimensões com uma interface apelativa •Conectividade WiFi •Ser alimentada via 230V AC •Ter uma superfície fornecedora de energia através de carregamento indutivo

Resultados

Foi contruído dois módulos de unidades sensoriais, uma possui um sensor que mede monóxido de carbono (CO), e a outra um sensor que tem a capacidade de medir compostos orgânicos voláteis (VOCs), temperatura, pressão e humidade. Ambas contêm um microprocessador ESP8266 para estabelecer comunicação via WiFi com a consola central e que possibilita também a disponibilização do último valor medido sensor em um display E-Ink. A consola é composta por uma raspberry Pi 4 que permite armazenar e gerir os dados medidos pelas unidades e possibilita a interligação com um display que apresenta a interface gráfica ao utilizador. Por forma a ser possivel a visualização dos valores medidos pelos sensores pelo utilizador, foi desenvolvida uma interface gráfica que apresenta estes valores medidos na forma de tabelas e gráficos.

De forma, mais especifica consegui-se implementar:

Duas unidades sensoriais móveis e funcionais montadas em placa de prototipagem. Uma unidade sensorial é constituída por um sensor CO, uma esp8266 e um display de 2.7 polegadas capaz de medir valores de coeficiente de monóxido de carbono relativo à qualidade do ar. A outra unidade sensorial é constituída por um sensor VOC e uma esp8266 e é capaz de medir valores de temperatura, umidade e pressão. Ambas estas unidades são capazes de enviar estes valores através de comunicação WiFi por MQTT com encriptação eliptical curve diffi-ellman com o protocolo TLS 1.2. Mais, ambas as unidades sensoriais possuem um modo de sleep mode por forma a aumentar o seu desempenho energético.
Uma base de dados criada com a ferramenta Django é capaz de armazenar os dados da conta do utilizador (username, email, password), a consola associada ao utilizador, as unidades associadas à consola e os valores medidos pelas unidades sensoriais.
Uma consola central constituída por um raspberry pi 4 e um display de 10.1 polegadas. Esta consola é o componente intermediário do projeto e que permite a comunicação autónoma entre as unidades sensoriais e a base de dados. A comunicação entre as unidades sensoriais e a consola central é feita por mqtt e com uma componente de segurança associado, pelo que, a consola central é capaz de desencriptar a informação recebida pelas unidades sensoriais. Esta consola central permite também o carregamento indutivo dos módulos das unidades sensoriais. Neste módulo também é possível armazenar na base de dados de forma autónoma uma nova unidade sensorial fidedigna que ainda não pertença ao sistema.
Uma rede aberta que está sempre ligada e que permite de forma autónoma a autenticação e verificação de fidedignidade de uma nova unidade sensorial que se queira adicionar ao sistema. Esta validação da nova unidade sensorial é realizada através de uma rede aberta onde são efetuadas trocas de mensagens entre a consola central e a unidade sensorial.
Uma interface gráfica onde o utilizador pode interagir com todo o sistema. Aqui o utilizador ou cliente pode efetuar o registo de uma nova conta ou simplesmente fazer o login de uma conta já existente. Também pode observar as informações associadas à sua conta como o número de unidade que tem associadas, o nome de utilizador e o email. Através desta interface é também possível observar o último valor medido por cada uma das unidades sensoriais associadas à sua conta assim como todo o histórico de todos os valores medidos pelas unidades representados em tabelas, gráficos de barras e gráficos lineares.

Mais informação

O produto final é um protótipo que permite a um utilizador monitorizar vários parâmetros da sua casa em qualquer divisão. Existe uma consola central que permite ao utilizador visualizar os dados das suas diferentes unidades sensoriais, perceber qual será a tendência do comportamento dos parâmetros e receber notificações caso haja algum parâmetro foram dos padrões normais ou fora dos padrões personalizados do utilizador. Existe a possibilidade da visualização dos dados em tabelas ou gráficos personalizados. Além de tudo isto a consola é o local de carregamento das diferentes unidades, denotando que como não existe um limite máximo de unidades o número de unidades a carregar ao mesmo tempo, depende essencialmente das dimensões da base de carregamento do protótipo. As unidades sensoriais são protótipos com um design reduzido que permitem a fácil colocação em qualquer espaço de uma divisão, sendo que a ideia passa por torná-las as mais apelativas esteticamente para serem considerados pelo utilizador como objetos de decoração. Estas apenas disponibilizam o último valor registado.