Neste trabalho foi realizado um estudo sobre o uso e influências do efeito small world, ou seis graus de separação, no roteamento de redes de sensores sem fio (RSSFs). Para esse objetivo, foram analisadas as características das RSSFs que influenciam no roteamento e os diferentes tipos de protocolos. Além disso, foram estudadas as características do efeito small world e suas propriedades, de um modo geral, em redes de larga escala e com alta densidade de nós, incluindo o modelo de small world para o estudo de redes ad hoc. Realizou-se um breve estudo sobre redes overlay, redes lógicas criadas sobre a rede física com o propósito de melhorar suas qualidades e seu desempenho. A conclusão neste trabalho é que small worlds pode ser empregado para melhorar o funcionamento de protocolos de roteamento em RSSFs. / In this work, has made an study about the use and influences of the small world effect, or six degrees of separation, in routing of wireless sensors network (WSNs). For this objective, was analyzed the characteristics of WSNs that influence in the routing and the different types of protocols. Moreover, was studied the characteristics of small world effect and it properties, generically, in large scale networks with a high node density, including the small world model for the study of ad hoc networks. Was accomplished a brief study about overlay networks, logical network created over physical network with the purpose of improve qualities and performance. The conclusion in this work is that small worlds can be applied to improve the operation of WSNs routing protocols.

Orientador: Eduardo Paciência Godoy / Resumo: A colheita de energia emerge como uma das soluções para a alimentação sustentável de sensores e dispositivos de monitoramento em redes sem fio nas aplicações da Internet das Coisas (IoT), permitindo até mesmo prescindir do uso de baterias. Este trabalho descreve o desenvolvimento de uma plataforma de colheita de energia e monitoramento de vazão a partir de redes de distribuição hidráulicas. O sistema experimental montado apresenta um circuito fechado de fluxo variável de água, criado a partir de uma bomba pressurizadora controlável eletronicamente, com sensor de vazão e um micro hidrogerador. A energia elétrica recuperada através do micro hidrogerador é utilizada para alimentar diferentes dispositivos de IoT com comunicação via Wi-Fi dos dados de monitoramento da vazão e volume, assim como, fornece energia para baterias. Os testes operacionais tiveram como objetivo dimensionar a quantidade de energia recuperada, em comparação com a energia consumida pelos dispositivos e bateria conectadas, em função dos valores de vazão obtidos pela plataforma. Nos testes realizados foi possível demonstrar a capacidade da colheita de energia pelo micro hidrogerador, com geração de aproximadamente 1W de energia e sua utilização para a operação contínua de dispositivos em aplicações de IoT. O estudo e implantação de diferentes modos de operação para os dispositivos medidores de vazão possibilitaram a redução do consumo de energia em até 54,4% e maximizaram a eficiência energética da solução, co... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Energy harvesting emerges as one of the solutions for sustainable power supply of sensors and monitoring devices in wireless networks in the Internet of Things (IoT) applications, even allowing to dispense with the use of batteries. This work describes the development of an energy harvesting and flow monitoring platform from hydraulic distribution networks. The assembled experimental system features a variable water flow closed loop, created from an electronically controllable pressurizing pump with flow sensor and a micro hydrogenerator. The electrical energy recovered through the micro-generator supplies different IoT device models with Wi-Fi communication of the flow and volume monitoring data and also provides power for storage batteries. The operational tests aimed to measure the amount of energy recovered, compared to the energy consumed by the connected devices and battery, according to the flow values obtained by the platform. In the tests carried out it was possible to demonstrate the capacity to harvest energy by the micro-generator, generating approximately 1W of energy and its use for the continuous operation of devices in IoT applications. The study and implementation of different modes of operation for flow meter devices make it possible to reduce energy consumption by up to 54.4% and maximize the energy efficiency of the solution, proving the potential of energy recovery as a viable alternative to guarantee the operation of self-sustaining meters for IoT applic... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O trabalho desenvolvido nessa dissertação é a concepção de uma camada de segurança nomeada de CoEP (Constrained Extensible Protocol), nome similar à camada de aplicação CoAP (Constrained Aplication Protocol), por razões de sua compatibilidade em utilização, como apresentado em detalhes no texto. Essa camada, por sua vez, é criada por conta da identificação de lacuna de prover tecnologia de segurança adequada e compacta em dispositivos restritos; isto é, dispositivos com baixa capacidade de processamento, comunicação e armazenamento, mas alto volume de dipositivos em rede que, como justificado posteriormente, chamamos de dispositivo de grão fino. Além disso, esses volumes, que são de dezenas a centenas de dispositivos, se dão em sistemas conhecidos como redes de sensores sem fio, onde processamento paralelo e distribuído ocorre de forma autônoma e de forma a criar-se uma rede de comunicação. Enquanto diversas tecnologias habilitadoras permitiram que redes de sensores sem fio se tornassem cada vez mais possíveis tecnicamente e economicamente - devido ao avanço da tecnologia em áreas como baterias, supercapacitores, circuitos de consumo ultra-baixo, sensores mais econômicos e com novas técnicas de medição, e outras -, o mesmo tem sido feito em questões de software e implementação de protocolos e padrões para que se utilize todo esse avanço de hardware de forma inteligente e eficiente. Isto foi feito através de reestruturação e adaptação de protocolos para esses dispositivos, porém percebe-se que foram feitas poucas contribuições para implementar-se segurança de forma eficiente; como identificado na dissertação, esses dispositivos têm utilizado versões parcialmente implementadas do protocolo DTLS, um protocolo extenso e que foi desenvolvido para dispositivos de recursos abundantes, isto é, que possuem recursos de sobra para a tecnologia. O CoEP é, nesse contexto, uma camada de segurança que substituiria o DTLS em dispositivos de grão fino para realizar tarefas de segurança para protocolos de aplicação de forma inteligente e eficiente. Além do CoEP realizar sua tarefa de segurança, a camada também foi arquitetada para utilizar recursos de forma eficiente e prover segurança como um serviço para protocolos, retirando necessidades de implementação de segurança individualmente em cada protocolo e demais trabalhos de desenvolvimento. Como resultado, a camada foi implementada em sistema restrito e pode reduzir consideravelmente a utilização de seus recursos, bem como sua utilização obriga todos dispositivos conectados nessa mesma rede a utilizem segurança, o que é essencial para redes de sensores sem fio, que tem o potencial de ter o mesmo impacto na sociedade que a própria Internet teve, como detalhado no texto. / The developed work in this dissertation is the design of a security layer named Constrained Extensible Protocol (CoEP), similar name to the Constrained Application Protocol (CoAP) application layer, for reasons of its compatibility in use, as presented in detail in the text. This layer, on the other hand, is created because of the identification of the gap to provide adequate and lean security technology in restricted devices; that is, with low processing, communication and storage capacity, but with high volume which, as justified later, we call fine grain device. In addition, these device volumes are reachable in systems known as wireless sensor networks, where parallel and distributed processing occurs autonomously and in a way to create a communication network. While several enabling technologies have made wireless sensor networks to become increasingly possible technically and economically - due to the advancement of technology, areas such as batteries, supercapacitors, ultra-low consumption circuits, more economical sensors and new measurement techniques, and more -, the same has been done in software, protocols and standards implementation so that all this advance of hardware can be used intelligently and efficiently. This was done through the restructuring and adaptation of protocols for these devices, but it is noticed that few contributions were made to implement security efficiently; as identified in the dissertation, these devices have used partially implemented versions of the DTLS protocol, an extensive protocol that was developed for relatively unlimited resource devices. CoEP is, in this context, a security layer that would replace DTLS in fine grain devices to perform security tasks for application protocols in an intelligent and efficient manner. In addition to CoEP performing its security task, the layer was also architected to efficiently utilize resources and provide security as a service for protocols, removing individual security implementation needs in each protocol and other development work. As a result, the layer has been deployed on a lean system and can greatly reduce the utilization of its resources, as well as its use obliges all connected devices to use security, which is essential for wireless sensor networks, which has the potential to have the same impact on society that the Internet itself had, as detailed in the text.

Entre os avanços tecnológicos que visam recuperar o trato da variabilidade espacial e temporal nas culturas agrícolas está a Agricultura de Precisão que busca, além de outros benefícios, melhorar o aproveitamento dos insumos aplicados e a rodutividade, e reduzir o custo de produção e o impacto ambiental causado pelo excesso desses insumos. Para alcançar estes benefícios, recursos de tecnologia da informação e comunicação estão disponíveis em equipamentos agrícolas, tais como sistemas computacionais, sistemas de comunicação de dados sem fio, orientação por satélite por meio dos sistemas de posicionamento global e redes ISO 11783. Também as Redes de Sensores Sem Fio têm sido introduzidas para monitoração do ambiente agrícola. Acredita-se que o desempenho dessas tecnologias possa ser melhorado com a interconexão de ambas as redes, de modo que os dados dos sensores possam ser coletados diretamente pelo computador embarcado no veículo, a partir do instante que este entre no alcance do sinal dos sensores. Neste contexto, este trabalho tem por objetivo propor e demonstrar a viabilidade da interconexão dessas duas redes dentro do contexto da Agricultura de Precisão. Apoiando-se em pesquisa bibliográfica, realizou-se uma comparação entre os modelos ISO/OSI de ambas as redes e identificou-se quais dispositvos de interconexão seriam mais adequados, propondo-se, então, a interconexão. Para demonstrar a sua viabilidade à Agricultura de Precisão, desenvolveu-se um simulador que permitiu realizar um grande número de simulações que consideraram mais de sessenta cenários distintos. Os resultados foram apresentados sob a forma de gráficos, os quais foram analisados considerando-se as limitações impostas por uma aplicação agrícola. Da análise pôde-se concluir que há viabilidade na interconcxão de forma que unidades computacionais ISO 11783 recebam, em tempo real, dados do ambiente obtidos de Redes de Sensores Sem Fio. / Precision Agriculture is one of the technological advances used to recoup the treatment of spatial and temporal variability in agricultural crops. Besides other benefits, it tries to improve the exploitation of applied inputs, improve the productivity and reduce production cost as well as lessen the impact on environment caused by excess of input. To achieve these benefits, information and communication technology are available in agricultural equipment such as computational systems, wireless communication, satellite orientation by the global positioning systems and ISO 11783 networks. Recently, Wireless Sensor Network has been introduced for agricultural environment monitoration. It is believed that the performance of these technologies can be improved with the interconnection of both networks. In this way, sensor data can be collected by the computer embedded in the vehicle, at the moment that the vehicle goes into the sensor signal area. The objective of this work is to propose and demonstrate the viability of this interconnection between the networks ISO 11783 and WSN in the Precision Agriculture context. Based on bibliographical research, both network ISO/OSI models were compared, the most adequate interconnection devices were identified and the interconnection was proposed. To demonstrate the interconnection viality in Precision Agriculture systems a simulator was denveloped which permited hundreds of simulations to be done in dozens of distint scenes. The results were shown in graphs which were analysed considering the agriculture application limitations. From this analisis, it was possible to conclude that the interconnection is viable, so that ISO 11783 computation units receive environmental data obtained by the Wireless Sensor Network in real time.

Diversas aplicações de redes de sensores sem fio necessitam de serviços de segurança, como confidencialidade, integridade e autenticação de origem de dados. Contudo, dadas as limitações de processamento, memória e suprimento de energia dos dispositivos, os mecanismos de segurança tradicionais podem causar efeitos indesejáveis na rede, como atraso na comunicação e aumento no consumo de energia, impondo obstáculos para seu uso na tecnologia em questão. Muitas propostas de esquemas de segurança baseados em criptografia simétrica projetados especificamente para redes de sensores sem fio são encontradas na literatura. Contudo, essas soluções são focadas na segurança salto-a-salto. Tal abordagem é adequada para garantir a segurança dos enlaces deste tipo de rede, mas não garante a segurança na comunicação fim-a-fim. Neste trabalho são apresentados cenários e desafios de implementação de segurança neste tipo de rede, e a concepção, o projeto e a implementação de uma arquitetura de segurança para redes de sensores sem fio, que tem como objetivos: prover segurança na comunicação fim-a-fim; permitir a interoperabilidade entre diferentes sistemas; e possibilitar uma maior flexibilidade em relação à utilização de chaves criptográficas em diferentes cenários e topologias. Adicionalmente, a solução proposta suporta ativação e desativação de seus serviços em tempo de execução. O projeto da referida arquitetura, atuante na camada de aplicação da pilha de protocolos de rede, foi construído com base na análise das características de arquiteturas encontradas na literatura, bem como de estratégias adotadas por estas. Para a construção da implementação foram selecionados mecanismos e algoritmos criptográficos a partir da avaliação de desempenho que considerou assimétricas de uso de memória, tempo de execução e consumo de energia. Como resultados são apresentados a especificação da arquitetura, a avaliação qualitativa da mesma e a avaliação de desempenho da implementação desenvolvida como prova de conceito. Além disso, é apresentada uma análise do impacto de diferentes topologias e características de disposição na tarefa de distribuição de chaves criptográficas em redes de sensores sem fio. / Many wireless sensor networks applications need security services, such as confidentiality, data integrity and data source authentication. On the other hand, because of device limitations, security mechanisms may affect the network energy consumption and communication delay, which impose a great challenge for practical implementation of security mechanisms in such scenario. Many solutions based on symmetric cryptography were proposed for the specific challenges of wireless sensor networks. Nevertheless, they are focused on hop-by-hop security. Such approach is suited to provide link-layer security, but it cannot guarantee end-to-end security. This work presents scenarios and challenges to implement security in wireless sensor networks, and the conception, design and implementation of a security architecture, which aims to provide: security in end-to-end communication; interoperability between different systems, and enable greater flexibility in cryptographic keys distribution in different scenarios and topologies. Additionally, the proposed solution supports on-the-y adjustment of its security services. The architecture design, which targets the application layer of the network protocol stack, was based on the main properties of the architectures found in literature as well as adopted strategies. For the implementation, mechanisms and cryptographic algorithms were selected through the performance evaluation that considers memory usage, execution time and power consumption as metrics. The results were the architecture specification and its qualitative analysis, and the performance evaluation of the implementation developed as proof of concept. Furthermore, we present an analysis of topology and deployment impact on key distribution task.

A aplicação eficiente de agrotóxicos é um desafio na produção agrícola, mesmo considerando os avanços com a agricultura de precisão. O efeito deriva é o principal responsável pela ineficiência no controle das pragas ou doenças, pelo desperdício de recursos e pela contaminação ambiental. Para minimizar a deriva é essencial conhecer as condições ambientais como vento, temperatura e umidade. Esta pesquisa propõe o uso das redes de sensores sem fio como sistema de monitoramento ambiental e de suporte ao processo de pulverização agrícola, especialmente a pulverização executada por aeronave. São propostas três funcionalidades para o sistema: avaliação das condições ambientais, verificando se as condições estão apropriadas para a pulverização, buscando minimizar a ocorrência da deriva; suporte na definição e manutenção da rota do veículo pulverizador por meio dos dados do vento, de modo a efetuar ajustes na rota de pulverização e manter a aplicação do defensivo agrícola na área alvo; e a avaliação da eficácia da pulverização por meio dos dados da deposição do produto pulverizado coletados pela rede de sensores. Para viabilizar a utilização das redes de sensores sem fio no controle da deriva é proposto um protocolo de roteamento de dados que visa garantir a coleta dos dados pelos nós e a entrega para o veículo pulverizador, mesmo sendo ele um avião e se deslocando em alta velocidade. Para demonstrar a viabilidade do sistema proposto, foi desenvolvido um sistema de simulação computacional que considera os aspectos das redes de sensores sem fio e as características do protocolo de roteamento proposto. Os resultados demonstraram sua viabilidade, demonstrando que as redes de sensores sem fio podem ser utilizadas como suporte em um sistema de controle da deriva, incrementando a qualidade da pulverização, reduzindo custos e a contaminação ambiental. / The efficient application of low cost pesticides is a challenge for agricultural production. Pesticide drift is the major cause of money loss, inefficiency in crop disease control, and environmental contamination in the crop spraying process. At the time of application, it is essential to know the environmental conditions, such as wind, temperature and humidity to minimize contamination by pesticide drift. This study proposes the use of wireless sensor networks in a support and control system for crop spraying, especially in aircraft application methods. Three system functionalities are proposed: In the first case, the sensor network evaluates environmental data at the time of application to notify the user if the environmental conditions are suitable for continuing with the application. The second case evaluates the wind speed and its direction to suggest corrections in the path of a spray vehicle. Due to this alteration in the vehicle path, the pesticide will be applied only in the appropriate area. The final case involves collecting data samples and analyzing the quality of the spraying operation by evaluating the deposition of pesticide over the crop. This work proposes a new routing data protocol to make possible the use of wireless sensor networks in aerial crop spraying. It ensures that the sensor node data will be delivered to the sink node. Through computer simulations, wireless sensor networks are shown to be useful in crop spraying to minimize and to control pesticide drift, to improve the quality of application, to reduce environmental contamination and to reduce costs and the duration of the application operation.

Este trabalho estuda a viabilidade de um sistema de monitoramento e de coleta de dados através da WEB, com a construção de um e-Science Zootécnico. Foram desenvolvidos os sistemas, os meios de comunicação e monitoramento, além de um simulador de deslocamento, para otimização da distribuição de antenas e identificação dos animais. Os modelos Random Walk e Pseudo-Browniano foram utilizados para a implementação do simulador. O sistema de comunicação e o sistema gestor foram desenvolvidos e testados através de experimentos que permitiram a análise e a verificação de desempenho do sistema completo, intitulado de \"e-LAFAC\", que permite o controle integral do sistema, como a comunicação das estações fixas, com as estações móveis, através de uma rede de sensores sem fio. A metodologia utilizada no projeto, bem como os resultados obtidos, permitem concluir que, o objetivo de acompanhar e monitorar o animal durante um experimento, com coleta de dados telemétricos em tempo real e à distância, foi alcançado. / This paper studies the viability of a system of monitoring and data collecting through the WEB, with the construction of a Zootechnic e-Science. The hardware systems, the electronic communication devices and monitoring protocols were developed, besides a dislocating simulator, for the improvement and distribution of the antennas and identification of the animals. The models Random Walk and Pseudo-Brownian Motion were used for the implementation of the simulator. The communication and management system were developed and tested through experiments that enable the analysis and evaluation of the performance of the complete system, called \"e-LAFAC\", that allows the complete control of the system, as well as the communication of the fixed stations with the movable stations through a wireless sensor network. The methodology used in the project, as well as the results, allow us to conclude that the objective of following and monitoring the animal during an experiment, with the telemetric data collection in real time was obtained.

Redes de Sensores Sem Fio são um tipo especial de rede ad-hoc que são posicionadas em uma região para monitorar fenômenos físicos. Considerando que os sensores dessas redes são independentes e possuem um raio de cobertura pequeno, é comum a utilização de um grande número de sensores para monitorar uma área grande. Um problema nesses tipos de redes é garantir que o máximo de dados capturados por esses sensores sejam coletados e transmitidos até uma estação base para que possam ser analisados por usuários. Uma abordagem para resolver esse problema é por meio da utilização de sensores especiais chamados cluster heads. Esses sensores são posicionados estrategicamente para coletar a informação de um grupo de sensores e transmiti-la para a estação base. Assim surge a necessidade de agrupar esses sensores. Nesse trabalho é proposta uma técnica híbrida baseada no algoritmo de agrupamento de dados K-Médias e em detecção comunidades em redes complexas. Esse algoritmo, chamado de QK-Médias, tenta aproveitar as vantagens das duas abordagens em duas etapas. Primeiro a rede é quebrada em comunidades usando uma técnica de detecção de comunidades. Em seguida essas comunidades são quebradas em subcomunidades de tal forma que os cluster heads consigam gerenciar. Os resultados obtidos a partir do agrupamento de sensores utilizando o QK-Médias mostram que é possível diminuir o número de mensagens perdidas na rede utilizando menos cluster heads que algoritmos tradicionais de agrupamento em redes de sensores sem fio / Wireless Sensor Networks are a special kind of ad-hoc network that are deployed in a monitoring field in order to detect some physical phenomenon. Due to the low dependability of individual nodes and small radio coverage, it is common to use a large number of sensors. A common problem in this sort of network is to guarantee that the highst number of captured data was sucessfull broadcast to the base station. One approach to solve this problem use special sensors called cluster heads. These sensors are responsible for collecting data from a group of common sensors and broadcast it to a base station. Thus, it is necessary to cluster these sensors. Here we propose a hybrid clustering algorithm based on community detection in complex networks and traditional K-means clustering technique: the QK-Means algorithm. This new algorithm is composed by two steps. First, the network is broken into communities and then broken into subcommuinties that the cluster heads can deal with. Simulation results show that QK-Means can decrease the rate of lost messages in the network using less cluster heads than tradicional clustering algorithms

Este trabalho apresenta um estudo da instrumentalização de software em Redes de Sensores Sem Fio, complementado pela aplicação, em um estudo de caso, de uma instrumentalização. A proposta da instrumentalização visa ampliar o conhecimento sobre essas redes em termos de desempenho, permitindo ao usuário tomar decisões suportadas pelo instrumento. Nesse sentido, foi realizada a abordagem conceitual em termos de Redes de Sensores Sem Fio, da tendência de padronização para essas redes e de instrumentalização por meio de software. Para a comprovação dos benefícios da adoção da utilização do conceito de instrumentalização de software nessas redes, foi desenvolvida uma rede de sensores utilizando esses conceitos, na qual foi possível avaliar o perfil dos aspectos temporais e da manutenção da qualidade da conexão. Os resultados obtidos evidenciam que é possível conhecer, com maiores detalhes, o comportamento da rede, o que melhora a qualidade da tomada de decisão do usuário em relação à sua utilização em aplicações com restrições temporais, nas quais os tempos de resposta envolvidos devem respeitar os limites máximos permitidos. / This thesis aims at the study of software instrumentation handling in terms of wireless sensor networks which is supplemented with the its application in a case study. The instrumentation purposes go towards the networks knowledge extension concerning its performance by allowing the user to make decisions based on software instrument reading. In this sense, a conceptual approach was performed which takes the wireless sensor network into account as well as the trend of standardization for these networks and the software instrumentation itself. In order to confirm the benefits on adopting the usage of software instrumentation concept on these networks, a wireless sensor network was developed using these concepts. In this sense, it was possible to evaluate the timing aspects profile and the link quality maintenance. The results show that is possible to know about the behavior of the network in details. By doing this, the quality of the users decision-making regarding their use in applications with time constraints, in which response time involved should respect the maximum allowable limits, has been improved.

Nos últimos anos, um dos principais desafios globais está relacionado com a eficiência energética, sendo o desperdício de energia um dos fatores a ser destacado. Tal desperdício pode ser superado com o uso do Sistema de Automação Residencial (SAR). Vale frisar que os SARs são fortemente dependentes da sua infraestrutura interna, visto que esta é a base de uma casa inteligente. A Rede de Sensores e Atuadores sem Fio (RSASF) é uma solução promissora e de fácil implantação para ser utilizada como infraestrutura em um SAR. Entretanto, o uso das RSASFs como infraestrutura para monitorar e atuar (isto é, processo de tomada de decisão) no contexto de um SAR traz um novo problema. Tal problema remete não apenas a falta de um método para realizar a decisão dentro do próprio nó da RSASF, mas também a ausência em investigar um trade-off entre a precisão nas tomadas de decisões e o consumo de energia dos nós da rede. Além disso, a falta de uma infraestrutura distribuída, com baixo overhead e que reduza a latência do serviço são algumas das novas problemáticas para serem exploradas. Com isso, tem-se como desafio embarcar uma maior inteligência em dispositivos com recursos escassos, característica presente em uma RSASF. Para superar tais limitações, esta tese apresenta duas soluções de decisões inteligentes para uma infraestrutura residencial, nomeadas como ResiDI e ImPeRIum. O ResiDI é baseado em uma rede neural para atuar no processo de tomada de decisão dentro da RSASF, bem como em um mecanismo de correlação temporal para maximizar a eficiência energética da infraestrutura de comunicação. Já o ImPeRIum é baseado em um conjunto heterogêneo de dispositivos inteligentes para formar um ambiente computacional de fog, o qual gerencia as aplicações da residência por meio de uma rede neural. As soluções foram avaliadas extensivamente em diferentes cenários e comparadas com um trabalho da literatura. Os resultados reais e simulados, avaliados mediante uma análise estatística paramétrica e não-paramétrica, mostrou atingir o objetivo desta tese, sendo quatro deles notáveis: (i) aumento da precisão nas tomadas de decisões; (ii) redução no consumo de energia dos nós da rede; (iii) redução no tempo de resposta da atuação com baixa sobrecarrega; e (iv) eficiência na disseminação das informações. / In recent years, energy efficiency has become a major global challenge, and energy waste is a factor that needs to be highlighted. Such waste can be overcome with the use of Home Automation System (HAS). It should be stressed that the HASs are strongly dependent on its internal network, since this is the basis of a smart home. Wireless Sensor and Actuator Networks (WSANs) provide a modern and ubiquitous infrastructure for a smart home. However, the use of WSANs to monitor and act (i.e. decision-making process) as a control infrastructure within the context of HAS poses a new problem. Such problem refers not only to the lack of a method to execute the decision-making process within the WSAN, but also to the lack of investigating a trade-off between the decision-making accuracy and the extension of the WSAN nodes life-time. In addition, the lack of a distributed infrastructure, with low overhead in processing and that reduces service latency are some of the new problems to be addressed in the literature. With this, one has as a challenge to embark on greater intelligence in devices with scarce resources, a feature present in a WSAN. To overcome such limitations, this thesis presents two intelligent decision-making solutions for residential infrastructures, named ResiDI and ImPeRIum. ResiDI was developed based on a neural network to act in the decision-making process within the network, as well as a temporal correlation mechanism to maximize the energy consumption in the networks nodes. ImPeRIum was based on a heterogeneous set of smart objects to form a fog computational environment, which manages the applications of the residence through a neural network. The solutions were evaluated extensively in different scenarios and compared with an approach in the literature. The real and simulated results, evaluated through parametric and non-parametric tests, show that solutions make four key contributions: (i) increased decisionmaking; (ii) reduction in node energy consumption; (iii) reduction in action response time with low overload; and (iv) efficiency in the transmission of information.