[pt] A Internet das Coisas (do inglês, IoT) está se popularizando cada dia mais, se expandindo para aplicações em quase todos os setores de nossa socidade, impactando a economia e a vida cotidiana dos cidadãos. Com o crescimento das aplicações IoT, também ocorre uma expansão na demanda por novos dispositivos com capacidades de atuação, como lâmpadas inteligentes, fechaduras inteligentes, aparelhos de climatização (HVAC), máquinas industriais com capacidade de comunicação, robôs, drones, etc. Muitas plataformas de middleware estão sendo desenvolvidas para suportar o desenvolvimento de aplicativos de IoT distribuídos e facilitar a comunicação de sensores para a nuvem e recursos de edge processing. Mas surpreendentemente, muito pouco foi feito para fornecer mecanismos de suporte genéricos e em nível de middleware para detectar dispositivos controláveis e executar comandos de atuação, ou seja, transferi-los para o dispositivo. Este trabalho apresenta uma extensão ao middleware ContextNet que provê suporte à atuação remota e genérica sobre dispositivos inteligentes conectados pela Internet das Coisas. / [en] The Internet of Things (IoT) is becoming increasingly popular, expanding into applications in almost every sector of our society, impacting the economy and daily life of citizens. As IoT applications grow, so does the demand for new devices with actuation capabilities, such as smart light bulbs, HVAC devices, smart locks, communication-capable industrial machines, robots, drones, and so on. Many software platforms are being developed to support the development of distributed IoT applications and to facilitate cloud sensor communication and edge processing capabilities. But surprisingly, very little has been done to provide middleware-level support and generic mechanisms for discovering devices and their interfaces, and executing activation commands, i.e. transferring them to the device. This work presents an extension to the ContextNet Middleware to support generic and remote actuation on devices connected by the Internet of Things.

The need for energy efficiency in wireless communication is prevalent in all areas, but to an even greater extent in low-power and lossy networks that rely on resource-constrained devices. This degree project seeks to address the problem of modelling the battery lifetime of a duty-cycled node, participating in a wireless sensor network that is typically used in smart home and building applications. Modelling in MATLAB combined with experimentation are employed to predict the life expectancy and to validate using a hardware implementation. Various scenarios including sleepy end devices in a wireless sensor network are modelled and validated; these range from variable wake-up frequency and packet payload transmission to increasing network contention with the addition of network load. A comprehensive analysis of the main factors contributing to wasteful energy usage is provided in this thesis project, and it can be concluded that the model can estimate the battery lifetime under different testing scenarios with an error less than 5 %. / Det finns ett stort behov av energieffektivitet inom trådlös kommunikation, särskilt inom nätverk med bortfall och låg strömförbrukning där resursbegränsade enheter nyttjas. Det här examensarbetet eftersträvar att lösa problemet med att modellera batterilivslängden hos en sensoranordning med en låg driftcykel, som en del av ett trådlöst sensornätverk avsett för att tillämpas i smarta hus och byggnader. Modellering i MATLAB kombinerat med experimentering används för att förutsäga den förväntade livslängden samt för att validera en hårdvaruimplementering. Flertalet scenarier med sovande noder modelleras och valideras, med allt från variabel uppvakningsfrekvens och paketöverföring till ökande resurskonflikter med ytterligare belastning på nätverket. I detta examensprojekt inkluderas en heltäckande analys av huvudorsakerna till energislöseriet hos enheterna och slutsatsen kan dras att modellen kan beräkna batterilivslängden för olika testscenarier med mindre än 5 % fel.

The smart society, including smart infrastructures is developing quickly. The smart monitoring of the water distribution systems is a significant part of this development, trying to address possible problems in the Water Distribution Networks (WDNs) such as water leakages, pressure instability and water contamination. By sampling and sensing important parameters in the water distribution infrastructure and sending these data to control systems through a low power wide area network (LPWAN), a Cyber Physical System (CPS) of a digitalized WDN can be built. This thesis provides support for the design of such a CPS, by the design of a simulation framework, which includes coordinated WDN and communication network simulators. First, we make a selection on the communication network simulators and protocol stacks. Network simulator 3 (NS-3) is chosen as the simulation tool and Long Range (LoRa)/long range wide-area network (LoRaWAN) is chosen as the network protocol. The EPANET software is used as WDN simulator. Then, the existing implementation of the LoRaWAN protocol stack in NS-3 is modified, to allow the network simulator run parallel to the WDN simulator, and to transmit WDN sampling data to a control center. Finally, the effect of the communication network properties on the performance of the WDN monitoring system is evaluated, and it is shown that the communication delays can affect the monitoring performance even in small systems. The thesis provides the first steps of the development of a simulation environment of the cyber physical system of digitalized water distribution networks, and is expected to support further research in the area. / Det smarta samhället, inklusive smarta infrastrukturer, utvecklas snabbt. Den smarta övervakningen av vattendistributionssystemen är en betydande del av denna utveckling, som försöker lösa eventuella problem i vattendistributionsnäten (WDN) såsom vattenläckage, tryckinstabilitet och vattenförorening. Genom att ta prov och känna av viktiga parametrar i vattendistributionsinfrastrukturen och genom att skicka dessa data till ett kontrollsystem via ett LPWAN, kan ett CPS av ett digitaliserat WDN byggas. Detta examensarbete ger stöd för designen av en sådan CPS, genom utformningen av ett simuleringsramverk, som inkluderar koordinerade simulatorer för WDN och kommunikationsnätverk. Först gör vi ett urval på simulatorer för protokollstackar och kommunikationsnätverk. NS-3 väljs som simuleringsverktyg och LoRa/LoRaWAN väljs som nätverksprotokoll. EPANET-mjukvaran används som WDN-simulator. Sedan modifieras den befintliga implementeringen av LoRaWAN-protokollstacken i NS-3, för att tillåta nätverkssimulatorn att köras parallellt med WDN-simulatorn och för att överföra WDN-samplingsdata till ett kontrollcenter. Slutligen utvärderas effekten av kommunikationsnätverkets egenskaper på prestandan hos WDN-övervakningssystemet, och det visas att förseningarna i kommunikationsnätet kan påverka övervakningsprestandan även i små system. Avhandlingen ger de första stegen i utvecklingen av en simuleringsmiljö av det cyberfysiska systemet för digitaliserade vattendistributionsnät, och förväntas stödja ytterligare forskning inom området.

Digitala tvillingar har på de senaste åren blivit ett väldigt aktuellt och omtalat begrepp. I det här examensarbetet undersöks det om termen enbart är en hype eller om det faktiskt är verktyget för att utveckla olika branscher till något bättre. Projektet fokuserar främst på produktions- och utvecklingsindustrin, men även inom exempelvis stadsplanering och motorsport förklaras det vad digitala tvillingar används till. En viktig del i projektet är även Industri 4.0 och Sakernas Internet. Syftet (och resultatet) för det utförda examensarbetet är att ta reda på vad företag anser gynnsamt, såväl som missgynnsamt med digitala tvillingar, samt fastställa vilka barriärer det finns hos ett företag för att börja använda sig av digitala tvillingar. Syftet är även att utforska hur digitala tvillingar införs i ett företags produktutvecklingsprocess, samt vilken roll en fysisk provning får hos ett företag som introducerar digitala tvillingar. I projektets syfte ingår också att ta reda på mer om digitala tvillingar ur ett utvecklingsperspektiv, för att utreda hur kapaciteten förefaller hos en produkt som är testad och utvecklad i kombination med digital och verklig miljö. Vad finns det för data att utläsa, och i vilka fall finns det potential för en digital tvilling? För att nå önskade resultat med projektet har en tablettmaskin skapats i CAD. Med hjälp av den tredimensionella modellen visas det hur en digital tvilling kan användas för produktionsanläggningar (specifikt process- och tillverkningsindustri) genom att montera sensorer på den tredimensionella modellen, som även ska monteras identiskt på en fysisk motsvarighet. Under projektets genomförande undersöks även Gartners hypekurva och därmed vad som är hype och inte hype. I slutet av rapporten diskuteras bland annat vad som är möjligt att simulera med digitala tvillingar och vad som inte är det. Slutsatsen gällande om en digital tvilling är en hype eller inte, resulterar i att digitala tvillingar är ett verktyg som blir vad det skapas till. Anses en digital tvilling vara en hype, ja då kanske det egentligen är själva förväntningarna som är överskattade, och inte den digitala tvillingen i sig. / Digital twins have in recent years become a very current and discussed concept. This thesis examines whether the term is merely a hype or whether it is the tool for developing different industries for something better. The project focuses mainly on the manufacturing and development industry, but also what digital twins are used for in e.g. urban planning and motorsport. An important part of the project is also Industry 4.0 and the Internet of Things (IoT). The purpose (and result) of this Bachelor thesis is to find out what companies consider favourable, as well as unfavourable with digital twins, and to determine what barriers a company encounters to start using digital twins. The purpose is also to explore how digital twins are introduced into a company's product development process, as well as which role a physical test at a company that introduces digital twins has. The purpose of the project also includes finding out more about digital twins from a development perspective, to investigate how the capacity of a product tested and developed in combination with digital and real environment appears. What kind of data is there to read, and in what cases is there a potential for a digital twin? To achieve the desired results, a tablet machine has been created in CAD. The threedimensional model shows how a digital twin can be used for production facilities (specific process- and manufacturing industry) by mounting sensors on the three-dimensional model, which should also be mounted equally on a physical counterpart. During the project's implementation, Gartner's hype curve is also examined and thus what is hype and not hype. At the end of the report there is a discussion including e.g. what is possible to simulate with digital twins and what is not. The conclusion regarding whether a digital twin is a hype or not, results in digital twins being a tool that becomes what it is created for. Is a digital twin considered a hype, well then maybe it is actually the expectations that are overestimated, and not the digital twin itself.

[ES] En los últimos años, Internet de las cosas (``Internet of Things'' o ``IoT'') ha evolucionado de ser simplemente un concepto académico, construido alrededor de protocolos de comunicación y dispositivos, a ser un ecosistema con aplicaciones industriales y de negocio con implicaciones tecnológicas y sociales sin precedentes. Gracias a las nuevas redes de acceso inalámbricas emergentes, sensores mejorados y sistemas embebidos con procesadores cada vez más eficientes y baratos, una gran cantidad de objetos (tanto de nuestra vida cotidiana como de sistemas y procesos industriales) están interconectados entre sí, trasladando la información del mundo físico a las aplicaciones y servicios de Internet. A través de las pasarelas IoT los dispositivos que interactúan con el mundo físico son capaces de conectarse a las redes de comunicación e intercambiar información. Son varios los retos que deben afrontar las pasarelas en su papel dentro del Internet de las Cosas, entre ellas, la escalabilidad, seguridad, la gestión de dispositivos y, recientemente, la interoperabilidad. La falta de interoperabilidad entre los dispositivos provoca importantes problemas tecnológicos y empresariales, tales como la imposibilidad de conectar dispositivos IoT no interoperables a plataformas IoT heterogéneas, la imposibilidad de desarrollar aplicaciones IoT que exploten múltiples plataformas en dominios homogéneos y/o cruzados, la lentitud en la introducción de la tecnología IoT a gran escala, el desánimo en la adopción de la tecnología IoT, el aumento de los costes, la escasa reutilización de las soluciones técnicas y la insatisfacción de los usuarios. El propósito de esta tesis doctoral es la búsqueda de una solución óptima para la interoperabilidad entre dispositivos de Internet de las Cosas mediante la definición de una pasarela IoT genérica, modular y extensible; sin dejar de lado aspectos esenciales como la seguridad, escalabilidad y la calidad de servicio. Se completa esta tesis doctoral con una implementación software de la pasarela IoT siguiendo la definición propuesta, así como el despliegue y la evaluación de los resultados obtenidos en numerosos casos de uso pertenecientes a pilotos del proyecto de investigación Europeo ``INTER-IoT'' financiado a través del programa marco Horizonte 2020. / [CA] En els últims anys, Internet de les coses (``Internet of Things'' o ``IoT'') ha evolucionat de ser simplement un concepte acadèmic, construït al voltant de protocols de comunicació i dispositius, a ser un ecosistema amb aplicacions industrials i de negoci amb implicacions tecnològiques i socials sense precedents. Gràcies a les noves xarxes d'accés ``wireless'' emergents, sensors millorats i sistemes embeguts amb processadors cada vegada més eficients i barats, una gran quantitat d'objectes (tant de la nostra vida quotidiana com de sistemes i processos industrials) estan interconnectats entre si, traslladant la informació del món físic a les aplicacions i serveis d'Internet. A través de les passarel·les IoT els dispositius que interactuen amb el món físic són capaços de connectar-se a les xarxes de comunicació i intercanviar informació. Són diversos els reptes que han d'afrontar les passarel·les en el seu paper dins de la Internet de les Coses, entre elles, l'escalabilitat, seguretat, la gestió de dispositius i, recentment, la interoperabilitat. La falta d'interoperabilitat entre els dispositius provoca importants problemes tecnològics i empresarials, com ara la impossibilitat de connectar dispositius IoT no interoperables a plataformes IoT heterogènies, la impossibilitat de desenvolupar aplicacions IoT que exploten múltiples plataformes en dominis homogenis i/o croats, la lentitud en la introducció de la tecnologia IoT a gran escala, el descoratjament en l'adopció de la tecnologia IoT, l'augment dels costos, l'escassa reutilització de les solucions tècniques i la insatisfacció dels usuaris. El propòsit d'aquesta tesi doctoral és la cerca d'una solució òptima per a la interoperabilitat entre dispositius d'Internet de les Coses mitjançant la definició d'una passarel·la IoT genèrica, modular i extensible; sense deixar de costat aspectes essencials com la seguretat, escalabilitat i la qualitat de servei. Es completa aquesta tesi doctoral amb una implementació programari de la passarel·la IoT seguint la definició proposada, així com el desplegament i l'avaluació dels resultats obtinguts en nombrosos casos d'ús pertanyents a pilots del projecte d'investigació Europeu ``INTER-IoT'' finançat a través del programa marc Horitzó 2020. / [EN] In recent years, the Internet of Things (``IoT") has evolved from being simply an academic concept, built around communication protocols and devices, to an ecosystem with industrial and business applications with unprecedented technological and social implications. Thanks to new emerging wireless access networks, improved sensors and embedded systems with increasingly efficient and inexpensive processors, a large number of objects (both in our daily lives and in industrial systems and processes) are interconnected with each other, moving information from the physical world to Internet applications and services. Through IoT gateways, devices that interact with the physical world are able to connect to communication networks and exchange information. There are several challenges that gateways must face in their role within the Internet of Things, including scalability, security, device management and, recently, interoperability. The lack of interoperability between devices causes major technological and business problems, such as the impossibility of connecting non-interoperable IoT devices to heterogeneous IoT platforms, the impossibility of developing IoT applications that exploit multiple platforms in homogeneous and/or cross-domains, the slow introduction of IoT technology on a large scale, discouragement in the adoption of IoT technology, increased costs, low utilization of technical solutions and user dissatisfaction. The purpose of this doctoral thesis is the search for an optimal solution for interoperability between Internet of Things devices by defining a generic, modular and extensible IoT gateway; without neglecting essential aspects such as security, scalability and quality of service. This doctoral Thesis is completed with a software implementation of the IoT gateway following the proposed definition, as well as the deployment and evaluation of the results obtained in numerous use cases belonging to the pilots of the European research project ``INTER-IoT'' funded through the Horizon 2020 framework program. / Esta tesis doctoral se completa con una implementación software de la pasarela IoT siguiendo la definición propuesta, así como el despliegue y la evaluación de los resultados obtenidos en numerosos casos de uso pertenecientes a pilotos del proyecto de investigación Europeo “INTER-IoT” financiado a través del programa marco Horizonte 2020. / Olivares Gorriti, E. (2022). Especificación y desarrollo de una pasarela física y virtual para interoperabilidad de dispositivos heterogéneos en el ámbito de Internet de las Cosas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/181492

Cyber-Physical Systems (CPS) have become one of the greatest research topics today; because they pose a new complex discipline, which addresses big existing and future systems as the Internet, the Internet of Things, sensors networks and smart grids. As a recent discipline, there are many possibilities to improve the state of the art, interoperability being one of the most relevant. Thus, this thesis has been created within the framework of interoperability for CPS, by using the SOS (Sensor Observation Service) standard, which belongs to the SWE (Sensor Web Enablement) framework of the OGC (Open Geospatial Consortium). It has been developed to give rise to a new line of research within the Distributed Real-Time Systems and Applications group (SATRD for its acronym in Spanish) from the Communications Department of the Polytechnic University of Valencia (UPV for its acronym in Valencian). The approach, with which the interoperability in the CPS has been addressed, is of synthetic type (from parts to whole), starting from a verifiable and workable solution for interoperability in sensor networks, one of the most significant CPSs because it is integrated in many other CPSs, next adapting and testing the solution in more complex CPS, such as the Internet of Things. In this way, an interoperability solution in sensor networks is proposed based on the SOS, but adapted to some requirements that makes of this mechanism a lighter version of the standard, which facilitates the deployment of future implementations due to the possibility of using limited devices for this purpose. This theoretical solution is brought to a first implementation, called SOSLite, which is tested to determine its characteristic behavior and to verify the fulfillment of its purpose. Analogously, and starting from the same theoretical solution, a second implementation is projected called SOSFul, which proposes an update to the SOS standard so that it is lighter, more efficient and easier to use. The SOSFul, has a more ambitious projection by addressing the Internet of Things, a more complex CPS than sensors networks. As in the case of the SOSLite, tests are performed and validation is made through a use case. So, both the SOSLite and the SOSFul are projected as interoperability solutions in the CPS. Both implementations are based on the theoretical proposal of a light SOS and are available for free and under open source licensing so that it can be used by the research community to continue its development and increase its use. / Los Sistemas Ciber-Físicos (CPS) se han convertido en uno de los temas de investigación con mayor proyección en la actualidad; debido a que plantean una nueva disciplina compleja, que aborda sistemas existentes y futuros de gran auge como: la Internet, la Internet de las Cosas, las redes de sensores y las redes eléctricas inteligentes. Como disciplina en gestación, existen muchas posibilidades para aportar al estado del arte, siendo la interoperabilidad uno de los más relevantes. Así, esta tesis se ha creado en el marco de la interoperabilidad para los CPS, mediante la utilización del estándar SOS (Sensor Observation Service) perteneciente al marco de trabajo SWE (Sensor Web Enablement) del OGC (Open Geospatial Consortium). Se ha desarrollado para dar surgimiento a una nueva línea de investigación dentro del grupo SATRD (Sistemas y Aplicaciones de Tiempo Real Distribuidos) del Departamento de Comunicaciones de la UPV (Universitat Politècnica de València). La aproximación con la cual se ha abordado la interoperabilidad en los CPS es de tipo sintética (pasar de las partes al todo), iniciando desde una solución, verificable y realizable, para la interoperabilidad en las redes de sensores, uno de los CPS más significativos debido a que se integra en muchos otros CPS, y pasando a adaptar y comprobar dicha solución en CPS de mayor complejidad, como la Internet de las Cosas. De esta forma, se propone una solución de interoperabilidad en las redes de sensores fundamentada en el SOS, pero adaptada a unos requerimientos que hacen de este mecanismo una versión más ligera del estándar, con lo que se facilita el despliegue de futuras implementaciones debido a la posibilidad de emplear dispositivos limitados para tal fin. Dicha solución teórica, se lleva a una primera implementación, denominada SOSLite, la cual se prueba para determinar su comportamiento característico y verificar el cumplimiento de su propósito. De forma análoga y partiendo de la misma solución teórica, se proyecta una segunda implementación, llamada SOSFul, la cual propone una actualización del estándar SOS de forma que sea más ligero, eficiente y fácil de emplear. El SOSFul, tiene una proyección más ambiciosa al abordar la Internet de las Cosas, un CPS más complejo que las redes de sensores. Como en el caso del SOSLite, se realizan pruebas y se valida mediante un caso de uso. Así, tanto el SOSLite como el SOSFul se proyectan como soluciones de interoperabilidad en los CPS. Ambas implementaciones parten de la propuesta teórica de SOS ligero y se encuentran disponibles de forma gratuita y bajo código libre, para ser empleados por la comunidad investigativa para continuar su desarrollo y aumentar su uso. / Els sistemes ciberfísics (CPS, Cyber-Physical Systems) s'han convertit en un dels temes de recerca amb major projecció en l'actualitat, a causa del fet que plantegen una nova disciplina complexa que aborda sistemes existents i futurs de gran auge, com ara: la Internet, la Internet de les Coses, les xarxes de sensors i les xarxes elèctriques intel·ligents. Com a disciplina en gestació, hi ha moltes possibilitats per a aportar a l'estat de la qüestió, sent la interoperabilitat una de les més rellevants. Així, aquesta tesi s'ha creat en el marc de la interoperabilitat per als CPS, mitjançant la utilització de l'estàndard SOS (Sensor Observation Service) pertanyent al marc de treball SWE (Sensor Web Enablement) de l'OGC (Open Geospatial Consortium). S'ha desenvolupat per a iniciar una nova línia de recerca dins del Grup de SATRD (Sistemes i Aplicacions de Temps Real Distribuïts) del Departament de Comunicacions de la UPV (Universitat Politècnica de València). L'aproximació amb la qual s'ha abordat la interoperabilitat en els CPS és de tipus sintètic (passar de les parts al tot), iniciant des d'una solució, verificable i realitzable, per a la interoperabilitat en les xarxes de sensors, un dels CPS més significatius pel fet que s'integra en molts altres CPS, i passant a adaptar i comprovar aquesta solució en CPS de major complexitat, com la Internet de les Coses. D'aquesta forma, es proposa una solució d'interoperabilitat en les xarxes de sensors fonamentada en el SOS, però adaptada a uns requeriments que fan d'aquest mecanisme una versió més lleugera de l'estàndard, amb la qual cosa es facilita el desplegament de futures implementacions per la possibilitat d'emprar dispositius limitats a aquest fi. Aquesta solució teòrica es porta a una primera implementació, denominada SOSLite, que es prova per a determinar el seu comportament característic i verificar el compliment del seu propòsit. De forma anàloga i partint de la mateixa solució teòrica, es projecta una segona implementació, anomenada SOSFul, que proposa una actualització de l'estàndard SOS de manera que siga més lleuger, eficient i fàcil d'emprar. El SOSFul té una projecció més ambiciosa quan aborda la Internet de les Coses, un CPS més complex que les xarxes de sensors. Com en el cas del SOSLite, es realitzen proves i es valida mitjançant un cas d'ús. Així, tant el SOSLite com el SOSFul, es projecten com a solucions d'interoperabilitat en els CPS. Ambdues implementacions parteixen de la proposta teòrica de SOS lleuger, i es troben disponibles de forma gratuïta i en codi lliure per a ser emprades per la comunitat investigadora a fi de continuar el seu desenvolupament i augmentar-ne l'ús. / Pradilla Ceron, JV. (2016). SOSLite: Soporte para Sistemas Ciber-Físicos y Computación en la Nube [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/76808

<p dir="ltr">With the ability to connect to networks and send and receive data, Internet of Things (IoT) devices involve associated security risks and threats, for a given environment. These threats are even more of a concern in a Smart Home network, where there is a lack of a dedicated security IT team, unlike a corporate environment. While efficient user interface(UI) and ease of use is at the front and center of IoT devices within Smart Home which enables its wider adoption, often security and privacy have been an afterthought and haven’t kept pace when needed. Therefore, a unsafe possibility exists where malicious actors could exploit vulnerable devices in a domestic home environment.</p><p dir="ltr">This thesis involves a detailed study of the cybersecurity for a Smart Home and also examines the various types of cyberthreats encountered, such as DDoS, Man-In-Middle, Ransomware, etc. that IoT devices face. Given, IoT devices are commonplace in most home automation scenarios, its crucially important to detect intrusions and unauthorized access. Privacy issues are also involved making this an even more pertinent topic. Towards this, various state of the art industry standard tools, such as Nmap, Nessus, Metasploit, etc. were used to gather data on a Smart Home environment to analyze their impacts to detect security vulnerabilities and risks to a Smart Home. Results from the research indicated various vulnerabilities, such as open ports, password vulnerabilities, SSL certificate anomalies and others that exist in many cases, and how precautions when taken in timely manner can help alleviate and bring down those risks.</p><p dir="ltr">Also, an IoT monitoring dashboard was developed based on open-source tools, which helps visualize threats and emphasize the importance of monitoring. The IoT dashboard showed how to raise alerts and alarms based on specific threat conditions or events. In addition, currently available cybersecurity regulations, standards, and guidelines were also examined that can help safeguard against threats to commonly used IoT devices in a Smart Home. It is hoped that the research carried out in this dissertation can help maintain safe and secure Smart Homes and provide direction for future work in the area of Smart Home Cybersecurity.</p>

This study addresses the challenges faced by industries requiring precise water quality monitoring by developing and evaluating a modular multi-sensor system. Existing solutions often lack scalability and flexibility, necessitating multiple devices for comprehensive analysis. The methodology employed a recursive prototype development approach, integrating various hardware and software components, including microcontrollers and a user-friendly mobile application. The prototype facilitated real-time data acquisition and management through a dedicated server, supporting essential water quality parameters such as pH, temperature, and conductivity. Results indicate that the system significantly enhances measurement accuracy and operational efficiency. However, the implementation of a smart home connectivity standard was unsuccessful, highlighting the complexities associated with integrating new communication protocols. Despite this, the system offers a scalable, cost-effective solution for continuous water quality monitoring, presenting significant improvements over existing technologies in terms of flexibility, user engagement, and data reliability. / Denna studie behandlar de utmaningar som industrier står inför som kräver noggrann övervakning av vattenkvalitet genom att utveckla och utvärdera ett modulärt multisensorsystem. Befintliga lösningar saknar ofta skalbarhet och flexibilitet, vilket kräver flera enheter för omfattande analys. Metodiken använde en rekursiv prototyputvecklingsansats, som integrerade olika hårdvaru- och mjukvarukomponenter, inklusive mikrokontroller och en användarvänlig mobilapplikation. Prototypen underlättade insamling och hantering av realtidsdata genom en dedikerad server, som stödde viktiga vattenkvalitetsparametrar såsom pH, temperatur och konduktivitet. Resultaten indikerar att systemet avsevärt förbättrar mätnoggrannhet och operationell effektivitet. Dock var implementeringen av smarta hem-anslutningsstandard inte framgångsrik, vilket belyser komplexiteten med att integrera nya kommunikationsprotokoll. Trots detta erbjuder systemet en skalbar, kostnadseffektiv lösning för kontinuerlig övervakning av vattenkvalitet, med betydande förbättringar jämfört med befintliga teknologier när det gäller flexibilitet, användarengagemang och datareliabilitet.

Noise is defined as any undesired sound. Urban noise and its effect on citizens area significant environmental problem, and the increasing level of noise has become a critical problem in some cities. Fortunately, noise pollution can be mitigated by better planning of urban areas or controlled by administrative regulations. However, the execution of such actions requires well-established systems for noise monitoring. In this thesis, we present a solution for noise measurement and classification using a low-power and inexpensive IoT unit. To measure the noise level, we implement an algorithm for calculating the sound pressure level in dB. We achieve a measurement error of less than 1 dB. Our machine learning-based method for noise classification uses Mel-frequency cepstral coefficients for audio feature extraction and four supervised classification algorithms (that is, support vector machine, k-nearest neighbors, bootstrap aggregating, and random forest). We evaluate our approach experimentally with a dataset of about 3000 sound samples grouped in eight sound classes (such as car horn, jackhammer, or street music). We explore the parameter space of the four algorithms to estimate the optimal parameter values for the classification of sound samples in the dataset under study. We achieve noise classification accuracy in the range of 88% – 94%.

[pt] À medida que a população cresce, mais alimentos precisarão ser produzidos nas próximas quatro décadas do que nos últimos 10.000 anos. No entanto, o mundo moderno ainda depende da produção de monoculturas de alto rendimento, cada vez mais ameaçada por condições climáticas incomuns, escassez de água e terra insuficiente. A fim de superar esses problemas e alimentar o mundo, é necessário um caminho prático para fornecer alimentos frescos, com qualidade e em escala, com mínima dependência do clima e com uso de água e pegada de carbono reduzidos. Uma abordagem razoável é construir fazendas verticais dentro das cidades em um ambiente fechado repleto de sensores e iluminação artificial controlada por software para uma produção e gestão eficiente do plantio de alimentos. Esta tese propõe a instanciação de um modelo, chamado Ciclo do Software dos Lugares (SoPC), que é capaz de responder a estímulos ambientais em um sistema fechado de produção de plantas com iluminação artificial que possibilite a criação de ambientes com auto-aprendizagem. Esta tese descreve o SoPC, as abordagens e processos de implementação de uma mini fábrica de plantas com iluminação artificial com base na discussão em cinco ciclos de pesquisa-ação. / [en] As the population grows, more food will need to be produced in the next four decades than has been in the past 10,000 years. However, the modern world still depends on high yield monoculture production which is increasingly threatened by unusual weather, water shortages, and insufficient land. In order to overcome these problems and feed the world, a practical path to provide quality fresh healthy food at scale with minimal weather dependency, water usage and reduced carbon footprint is necessary. One reasonable approach is to build vertical farms inside the cities in a close environment full of sensors and artificial lighting controlled by software for efficient production of food crops. This thesis proposes a model, entitled Software of Places Cycle (SoPC), that should be able to answer to environmental stimuli in a closed plant production system using artificial lighting in order to create a self-learning environment. This thesis describes the SoPC, the approaches and processes of implementing a mini Plant Factory using Artificial Lighting based on the discussion on five action-research cycles. The thesis main contribution is a conceptual model to guide the development and maintenance of a mini-PFAL (m-PFAL), a minor contribution is the deployment of the SoP, i.e., the very notion of having software dedicated to a specific place.