Configuração do serviço de publicação AWS IoT Core

Utilizaremos a plataforma IoT Core fornecido pela Amazon Web Services para realizar a publicação dos dados via protocolo MQTT.  A seguir estão definidos os procedimentos para habilitar o uso do serviço.

Primeiramente precisamos acessar o serviço por meio do link aws.amazon.com/pt

Então criamos uma conta utilizando o botão Crie uma conta na AWS

Preenchemos os dados solicitados

As contas da AWS incluem 12 meses de acesso ao nível gratuito que começa a contar à partir da inscrição contemplando mensalmente o uso de até 5Gb para armazenamento no banco de dados DynamoDB e 250 mil mensagens publicadas ou recebidas pelo serviço IoT Core.

Após a conclusão de todos os passos de criação e verificação da conta podemos acessar o console de gerenciamento AWS.

A partir do console de gerenciamento acessamos a guia Serviços.

Na caixa de busca temos acesso aos serviços que iremos utilizar.

Primeiramente iremos habilitar a conta adicionando uma forma de pagamento, para isso podemos fazer uma busca por Billing, acessar o serviço e a guia Métodos de Pagamento. Após a configuração de um método de pagamento e ativação do faturamento a conta está pronta para utilização. Mesmo a utilização gratuita exige o cadastro de uma forma de pagamento para verificação. É possível que hajam cobranças caso o uso do serviço exceda as cotas definidas para uso gratuito.

A próxima etapa necessária envolve a criação de uma política de acesso utilizando o serviço de identificação IAM que também pode ser encontrado utilizando a caixa de busca.

Iremos realizar primeiramente a criação de uma nova Política, para isso acessamos a guia Políticas e então clicamos no botão Criar Política.

Faremos a seleção do tipo de serviço utilizando a opção Escolha um serviço.

Buscamos pelo serviço IoT.

Após a seleção do serviço IoT, configuramos as ações permitidas marcando a caixa chamada Todas as ações IoT (iot:*).

Na guia recursos selecionamos a opção Todos os recursos.

Avançamos para a revisão selecionando Revisar Política

Adicionamos um nome e uma descrição à política e então selecionamos Criar política

Após a criação da política de acesso, acessamos novamente a caixa de busca e buscamos por IoT Core para a criação de uma “thing” que será objeto das publicações.

Dentro da página do serviço IoT Core, acessamos a guia Gerenciar.

Criamos um dispositivo utilizando o botão Criar.

Realizamos a criação de um dispositivo único utilizando o botão Criar uma única coisa

Preenchemos o campo com um nome definido para o dispositivo

Podemos deixar os outros campo do modo que estão e avançamos para a próxima etapa.

Nesta etapa vamos adicionar um certificado por meio da opção Criar certificado.

Após a criação do certificado, precisamos realizar o download do certificado, da chave pública, da chave privada e da CA raiz para o AWS IoT. Salvamos todos estes arquivos em uma pasta conhecida para uso posterior.

O download da CA raiz para o AWS IoT é feita de um modo um pouco diferente das demais. Ao clicar em Download somos direcionados pra outra página onde devemos abrir o link chamado Amazon Root CA 1.

Este link abrirá um arquivo de certificado. Podemos salva-lo clicando com o botão direito do mouse e selecionando Save as...

Antes de salvar alteramos o tipo de arquivo para All files e salvamos com o nome original juntamente à pasta com as outras três chaves e certificados.

Após o download dos arquivos voltamos a página anterior e clicamos em Ativar.

Em seguinda clicamos em Anexar uma política

Selecionamos a política criada anteriormente e clicamos em Registrar a coisa

Neste ponto nosso sistema IoT está preparado para receber dados do nosso dispositivo.

O que será realizado e que recursos serão necessários?

Análise de viabilidade de pesquisa

Para a execução deste projeto serão analisadas as melhores soluções para construção do sistema de medição, dentre estas estão alistadas as alternativas para a aquisição, armazenamento e manipulação dos dados. Os parâmetros a serem considerados na escolha serão: confiabilidade, precisão, custo e facilidade de implementação.

Serão apresentados os princípios de funcionamento básicos relacionados aos componentes utilizados, assim como também, uma revisão dos conceitos matemáticos utilizados nos cálculos de consumo e de padrões de conformidade do fornecimento de energia. Alguns conceitos matemáticos inerentes a aquisição dos dados que são realizados internamente pelos componentes escolhidos não serão aprofundados pois são praticamente transparentes ao desenvolvedor. Será feita uma breve consideração sobre parâmetros de qualidade do fornecimento de energia e sua influência no desempenho e durabilidade de equipamentos eletroeletrônicos. Um breve conceito de IoT será apresentado, assim como informações sobre os circuitos elétricos e eletrônicos, protocolos de comunicação e outras tecnologias utilizadas no projeto.

Os recursos necessários para o desenvolvimento deste trabalho podem ser divididos em três diferentes áreas. Recursos humanos, físicos, tecnológicos e intelectuais.

Referente aos recursos tecnológicos e intelectuais estão disponíveis na literatura muitos manuais técnicos e datasheets dos componentes a serem utilizados, além de relatórios de trabalhos similares que serão estudados. Também estão disponíveis professores orientadores para auxilio durante as atividades. Dentre os principais conhecimentos necessários podemos resumidamente citar os que foram adquiridos durante o curso que abrangem a programação de micro controladores, projeto de circuitos eletrônicos e utilização de equipamentos de instrumentação. Os recursos físicos necessários já estão sendo providenciados, sendo basicamente: um laboratório para o desenvolvimento assim como equipamentos confiáveis para medição e calibração. Os componentes eletrônicos e sensores já foram adquiridos e, em sua maioria, os recursos de software que serão utilizados estão disponíveis sob licença freeware ou demo.

O cronograma de execução e as tarefas a serem desenvolvidas até o deadline serão detalhadamente apresentadas nos tópicos plano de trabalho e cronograma de desenvolvimento.

Por que realizar um trabalho como este?

Justificativa

A utilização racional de energia fica cada vez mais em pauta a medida que o mundo procura pensar e agir de modo sustentável. Para tentar analisar e corrigir nosso modo de consumir energia, precisamos primeiramente possuir maneiras de mensura-la de modo adequado. Neste aspecto o medidor de energia elétrica da concessionária de energia não se mostra eficiente, pois não permite a visualização remota nem a criação de um banco de dados retrospectivo de consumo, além de executar a leitura de modo muito genérico e indefinido em questões relacionadas a quais ambientes estão exercendo uma contribuição maior no consumo e em quais horários.

Uma introdução ao assunto

Introdução

Concorrentemente à popularização da internet e sua disponibilização sobre diversas formas de propagação, muitas delas sem a necessidade de fios, houve também a ampliação da gama de dispositivos com dimensões reduzidas e baixo consumo que podem acessar tais redes e compartilhar dados de sensoriamento e até mesmo de controle para sistemas nas mais diversas áreas com uma ótima relação de custo benefício. Isso tem incentivado uma cada vez mais evidente tendência de interconexão e monitoração de quaisquer máquinas, dispositivos ou ambientes, não somente industriais, mas também domésticos.

Neste trabalho, conforme explicado no resumo, propõe-se o desenvolvimento de um sistema para medição de energia monofásica de baixa tensão baseado em rede sem fio que realizará o monitoramento de diversos parâmetros elétricos da rede e seu registro em um serviço de banco de dados online. O sistema será implementado em um micro controlador do tipo ESP8266 com plataforma NODEMCU V3 e a plataforma utilizada para arquivamento dos dados será a AWS IoT. O banco de informações adquirido será usado para definir estatisticamente a previsibilidade do consumo, verificar informações relacionadas à conformidade do fornecimento de energia elétrica e possíveis mudanças nos hábitos de consumo que permitam aprimorar a eficiência energética do ambiente monitorado.

Uma visão geral do projeto

RESUMO

Neste trabalho propõe-se o desenvolvimento de um sistema para medição de energia monofásica de baixa tensão baseado em rede sem fio que realizará o monitoramento de diversos parâmetros elétricos da rede e seu registro em um serviço de banco de dados online. O sistema será implementado em um micro controlador do tipo ESP8266 com plataforma NODEMCU V3 e o envio e armazenamento dos dados será feito utilizando os serviços AWS IoT e DinamoDB. A análise dos dados adquiridos permitirá definir estatisticamente a previsibilidade do consumo, verificar informações relacionadas à conformidade do fornecimento de energia elétrica e possíveis mudanças nos hábitos de consumo que permitam aprimorar a eficiência energética do ambiente monitorado.