A possibilidade de avaliar remotamente e de forma instantânea alterações na qualidade das águas em função da entrada de solos permite o monitoramento de processos ecológicos como o assoreamento, perdas e solos, carreamento de pesticidas e degradação de habitats aquáticos. Com a utilização de um modelo automatizado, torna-se possível um monitoramento em tempo real remoto coletando dados por meio de Redes de Sensores Sem Fio. Esta pesquisa propõe um modelo de classificação da qualidade da água contaminada por solo usando técnicas de Árvore de Decisão. Com este modelo torna-se possível acompanhar alterações que venham a ocorrer em águas superficiais indicando o nível de contaminação por solo com maior rapidez do que a forma convencional que necessita de análise em laboratório e coleta de amostra manual. A classificação proposta considera sete classes de qualidade da água, conforme dados de um experimento conduzido em laboratório. Foram utilizadas técnicas de Inteligência Artificial com o intuito de realizar a Fusão de Sensores para avaliar, em tempo real, as leituras dos sensores, indicando a qual classe de qualidade a amostra se enquadra. Na verificação de quantas classes seria o ideal, utilizou-se o algoritmo k-means++. Para a construção do modelo de classificação foram usadas técnicas de Indução por Árvore de Decisão, tais como: Best-First Decision Tree Classifier BFTree, Functional Trees FT, Naïve Bayes Decision Tree NBTree, Grafted C4.5 Decision Tree J48graft, C4.5 Decision Tree J48, LADTree. Os testes realizados indicam que a classificação proposta é coerente, visto que os diferentes algoritmos comprovaram uma relação estatística forte entre as instâncias das classes, garantindo que o modelo proposto irá predizer saídas para entradas de dados desconhecidas com acurácia. Os algoritmos com melhores resultados foram FT, J48graft e J48. / The possibility to remotely and instantaneously evaluate changes in water quality due to soil contamination allows monitoring ecological processes such as siltation, soil losses, loading of pesticides and degradation of aquatic habitats. Using an automated model to classify soil-contaminated water quality allows for a remote realtime monitoring by collecting data using Wireless Sensor Networks. This study proposes a model to classify soil-contaminated water quality by using Decision Tree techniques. With this model, it is possible to track changes that may occur in surface waters indicating the level of contamination by soil faster than the conventional way, which requires laboratory analysis and manual sampling. The classification proposed considers seven classes of water quality, according to data from an experiment carried out in laboratory. Artificial Intelligence techniques were used in order to implement Sensor Fusion to evaluate, in real time, sensor readings to which class the sample quality fits. By checking how many classes would be ideal, the k-means + + algorithm was used. To build the classification model, Decision Tree Induction techniques were used, such as: Best-First Decision Tree Classifier BFTree, Functional Trees FT, Naïve Bayes Decision Tree NBTree, Grafted C4.5 Decision Tree J48graft, C4.5 Decision Tree J48, LADTree. Tests indicated that the proposed classification is consistent because different algorithms results confirmed a strong statistical relationship between instances of classes, ensuring that this model will predict outputs to unknown inputs accurately. The algorithms with best results were FT, J48graft and J48.

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 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.

O recente surgimento de um novo conceito que propõe a integração do mundo físico com sistemas computacionais leva as redes de sensores a serem unicamente parte de um processo colaborativo para fins de integração, com um objetivo maior do que só observar o ambiente. Este novo conceito é conhecido como Sistema Ciber-Físico (tradução do inglês Cyber Physical System - CPS), e consiste numa rede de elementos que atuam entre o meio físico e as aplicações computacionais (Sensoriamento - Atuação - Controle - Aplicação), concluindo num sistema de gestão capaz de agrupar diversas aplicações com capacidade de funcionamento autônomo, assim como distribuído. Entretanto, para que esta tecnologia se torne viável para os diversos contextos do mundo físico, é necessário considerar as limitações dos elementos computacionais que a integram e, para o caso, essas limitações passam a ser maiores quando se trata de uma rede de sensores. Este trabalho de tese tem foco na camada de sensoriamento, discute inicialmente alguns dos pressupostos supracitados e define algumas características e requisitos dos CPS necessárias para a padronização de alguns processos. Propõe também o desenvolvimento de uma Plataforma para redes de sensores em Sistemas Ciber-Físicos, um middleware, capaz de se adaptar às limitações e necessidades, que serão apresentadas posteriormente numa aplicação exemplo. Como primeiro ponto: i) O trabalho apresenta as necessidades para estes tipos de sistemas e aborda definições relevantes; ii) Discute-se a definição em camadas do middleware CiberSens iii) Aplicação da proposta numa aplicação-exemplo. Do primeiro ponto: Os CPS constituem uma pesquisa relativamente nova, como resultado, muitos aspectos precisam ser definidos com o intuito de facilitar o entendimento da arquitetura e implementçã. Do segundo ponto: Os dispositivos transdutores representam um papel de relevante importância nas diversas aplicações, na área de automação residencial e nas aplicações biomédicas, esta última com exponencial crescimento de aplicações que procuram melhorar a qualidade de vida dos pacientes. Nesse contexto, se faz necessário um minucioso estudo dos conceitos e características que dever~ao ser consideradas no desenho em camadas da plataforma de gerenciamento para redes de sensores em CPS. No desenho a flexibilidade do sistema dever´a estar sujeita ao fácil domínio e controle por parte de usuário final, que será o verdadeiro responsável pelo funcionamento do Sistema Ciber-Físico e da aplicação em curso. Do terceiro ponto: Com o intuito de eliminar possíveis erros e identificar limitações no uso do sistema por parte dos atores do sistema (usuário e administrador), além de demonstrar a viabilidade da proposta, é levado o modelamento e definição de conceitos para sua aplicação num caso real. Nesta etapa é realizada simultaneamente a implementação de um módulo integrador encarregado da captura e abstração de protocolos na camada de comunicação e conexão com o módulo de armazenamento, e a camada de serviços. Uma avaliação é necessária não só para validar a técnica e o modelo utilizado na implementação da arquitetura do CiberSens e sim também para determinar a confiabilidade da comunicação e eficácia ante um evento critico, a validação acontece através da formalização de processos de controle, sensoriamento e atuação com a ferramenta SysML. / Recently, the emergence of a new concept that proposes the integration of the physical world with computing systems, is taking sensor networks to be only part of a collaborative process with a larger goal than just observing the environment. This new paradigm is known as Cyber-Physical Systems, and consists of a network of elements that act between the physical environment and computational applications (Sensing - Actuation - Control - Application), ending in a management system able to group several applications with standalone and distributed operation capabilities. However, to this technology become viable for the diverse contexts of the physical world, it is necessary to consider the limitations of computational elements that compose it, and in this case, these limitations increase when it comes to sensor networks. This thesis focuses on the sensing layer, discusses some of the assumptions aforementioned and defines some characteristics and requirements of the CPS necessary to standardize some processes. It also proposes the development of a platform for sensor networks on Cyber-Physical Systems, a service-oriented middleware capable of adapting the limitations and needs presented later in a use case. As first item: i) The document presents the requirements for these types of systems and approaches relevant definitions. Secondly: ii) It is discussed the layered definition of the CiberSens service-oriented middleware. And third: iii) It is presented the proposal implementation in application-example. From the first item: The CPS are a relatively new field of research, as a result, many aspects need to be defined in order to simplify the understanding of the architecture and implementation. From the second item: The transducer devices have a relevant role on diverse applications used on the fields of home automation and in biomedical applications, the latter with an exponential growth of applications that try to improve the quality of life of patients. In this context, it is necessary a detailed study of the concepts and characteristics that should be considered during the layered design of the management platform for sensor networks in CPS. In the design, the system flexibility should be subject to an easy control and domain by the end user, who will be responsible for the actual functioning of the Cyber-Physical System and the ongoing application. From the third item: In order to eliminate possible errors, identify limitations in the system use by the system actors (user and administrator), and demonstrate the feasibility of the proposal, the modeling and concepts definition are applied in a real case. On this step is performed simultaneously an efficiency evaluation of the protocols capture and abstraction methods in the communication layer, the storage modulus, and the services layer. The evaluation is needed not only to validate the technique and the model used in the CiberSens architecture implementation, but also to determine the reliability the of communication and the effectiveness facing a critical event, validation occurs through the control process formalization, sensing and actuation, with SysML tool.

Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2017-08-01T14:53:33Z No. of bitstreams: 1 Higo Felipe.pdf: 3289455 bytes, checksum: 294f49f96fd41d35ca0024df16006292 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-01T14:53:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Higo Felipe.pdf: 3289455 bytes, checksum: 294f49f96fd41d35ca0024df16006292 (MD5) Previous issue date: 2017-01-26 / CAPES / Lately, there has been a significant advance in several technologies directly or indirectly related to Ubiquitous Computing. Among them, the technology of Wireless Sensor Networks (WSNs) can be mentioned. Having its space in the current scenario, the use of wireless sensors extends into various branches of human activity: industrial monitoring, smart houses, medical and military applications. However, several shortcomings and limitations in wireless sensors can be noted: limited hardware, energy and computational capacity are points that are always treated by those who work with such devices. As for these devices, there is, besides the factors already mentioned, an important concern regarding their safety. As with other devices, for these threats to be at least mitigated, it is necessary to create layers of security. One of these layers may be formed by Intrusion Detection Systems (IDS). However, due to the aforementioned hardware restriction of the sensors, the development of IDSs - as well as any other application - for such devices should assume such characteristics. As for IDSs, there are some aspects that need to be taken into account, especially flexibility, efficiency and adaptability to new situations. A paradigm that facilitates the implementation of such capabilities is the Intelligent Agents. Therefore, this paper describes the proposition of a framework for intrusion detection in WSNs based on intelligent agents. / Ultimamente, houve um avanço significativo em várias tecnologias direta ou indiretamente correlatas à Computação Ubíqua. Entre elas, pode-se citar a tecnologia das Redes de Sensores sem Fio (WSN s). Tendo já o seu espaço no atual cenário, o uso dos sensores sem fio se estende em vários ramos da atividade humana: monitoramento industrial, smart houses, aplicações médicas e militares. Entretanto, várias deficiências e limitações em sensores sem fio podem ser notadas: recursos limitados de hardware, energia e capacidade computacional são pontos a sempre serem tratados por quem trabalha com tais dispositivos. Quanto a esses dispositivos há, além dos fatores já citados, uma preocupação importante referente á sua segurança. Assim como em outros dispositivos, para que essas ameaças sejam, ao menos, mitigadas é necessário criar camadas de segurança. Uma dessas camadas pode ser formada pelos Sistemas de Detecção de Intrusão (IDS). No entanto, devido à já mencionada restrição de hardware dos sensores, o desenvolvimento de IDSs bem como qualquer outra aplicação para esses dispositivos deve supor tais características. No que se refere, ainda, aos IDSs, há alguns aspectos que devem ser levados em conta, sobretudo flexibilidade, a eficiência e a capacidade de adaptação a novas situações. Um paradigma que facilita a implementação de tais capacidades são os Agentes Inteligentes. Sendo assim, este trabalho descreve a proposta de um framework para detecção de intrusões em WSNs baseado em agentes inteligentes.

Aproximadamente 15% do faturamento das indústrias brasileiras são provenientes da indústria alimentícia, responsáveis por empregar mais de um milhão de pessoas. Para produção em larga escala é necessário que estas indústrias estejam preparadas tecnologicamente, no entanto grande parte da instrumentação eletrônica e controle ainda requer tecnologia estrangeira. Para acompanhar o crescimento e as tendências mundiais nesta área, faz-se necessário fomento para as pesquisas e inovações tecnológicas. Essas inovações podem trazer a este setor maior faturamento, principalmente nos setores de alimentos saudáveis e de preparo rápido. Ao contrário disso, muitas dessas empresas sequer possuem departamentos de pesquisa e desenvolvimento, principalmente no que se refere ao uso da tecnologia da informação agregada à instrumentação eletrônica, com foco na produção de alimentos. Que é justamente onde se insere este projeto que tem como objetivo o desenvolvimento de uma mini linha experimental de produção de biscoitos com monitoramento eletrônico e computacional, que possa estimar o ponto ideal da massa e controlar a produção de biscoitos automaticamente. Para provar a viabilidade da aplicação das tecnologias desenvolvidas na indústria alimentícia, uma linha de produção de biscoitos foi projetada e construída em escala laboratorial, sensores e atuadores que utilizam tecnologia sem fio com protocolo zigbee foram instalados ao longo da linha. Para que se pudesse analisar a temperatura interna do biscoito durante seu assamento, um encapsulamento a base de cimento refratário foi desenvolvido para proteger o nó sensor, permitindo que esse possa acompanhar o biscoito dentro do forno e coletar a temperatura interna do biscoito. Desenvolveu-se também um sensor capaz de captar, em tempo real, dados referente à massa, através da leitura da corrente utilizada pelo motor do misturador, pois esta corrente está relacionada com o torque aplicado à massa. A metodologia proposta comprovou a viabilidade da utilização de sensores sem fio com protocolo zigbee, e mostrou ser possível estimar o ponto ideal da massa através do sistema desenvolvido, iniciar o processo de fabricação automaticamente e controlar todos os processos envolvidos / Approximately 15% of the revenues of Brazilian industries from the food industry is responsible for employing over a million people. For large scale production is necessary for these industries are technologically prepared, however much of the electronic instrumentation and control equipment still requires foreign technology. To keep up with growth and global trends in this area, it is necessary to promote research and technological innovation. These innovations can improve sales to this sector, mainly in health food and fast preparation. By contrast, many of these companies even have departments of research and development, especially regarding the use of information technology to aggregate electronic instrumentation, focusing on food production. That is precisely where it belongs this project aims to develop an experimental production line mini biscuits with electronic monitoring and computing, which can estimate the ideal point of the mass and control the production of biscuits automatically. To prove the feasibility of applying the technologies developed in the food industry, a biscuit production line was designed and built at the laboratory scale, using sensors and actuators with wireless zigbee protocol were installed along the line. In order to examine the internal temperature of the cookie during its baking, a tunnel-based refractory cement is designed to protect the sensor node, allowing it to follow the cookie into the oven and the temperature inside the collecting biscuit. It was also developed a sensor capable of capturing real time data regarding the mass, by reading the current used by the motor of the mixer, since this current is related to the torque applied to the mass. The proposed methodology proved the feasibility of using wireless sensor zigbee-protocol, and shown to be possible to estimate the ideal point of the mass through the system developed, start the manufacturing process and automatically control all processes involved

Submitted by SBI Biblioteca Digital (sbi.bibliotecadigital@puc-campinas.edu.br) on 2017-01-30T13:50:30Z No. of bitstreams: 1 Rodolfo Francisco de Oliveira-0.pdf: 3556902 bytes, checksum: 27f19ccfffa88186c03498b81ac0064f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-30T13:50:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodolfo Francisco de Oliveira-0.pdf: 3556902 bytes, checksum: 27f19ccfffa88186c03498b81ac0064f (MD5) Previous issue date: 2016-12-12 / Pontif?cia Universidade Cat?lica de Campinas ? PUC Campinas / A new revolution is happening: the Internet of Things, a new wave of technologies where it is possible to connect everyday objects to the Internet. Among these technologies, one of the most criticai is the Wireless Sensor Networks. A Wireless Sensor Network consists of several elements called Sensor Nodes, which collect environmental information such as light, temperature and air quality, providing data to applications on the Internet, usually through an intermediate element called the Gateway. For a Wireless Sensor Network to work properly, it is essential that the elements that make it are managed efficiently. However, there is a shortage of available management solutions, especially when these Wireless Sensor Networks are installed in known environments, such as office buildings, factories, homes and cities. The lack of management tools is one of the main factors that hinder the deployment of Wireless Sensor Networks and consequently the Internet of Things. The purpose of this work is to provide a centralized management platform for Wireless Sensor Networks installed in known environments. Conceptually, this platform is called the Proxy Manager, hosted by the network gateway. The platform is able to communicate with a Network Manager and other applications located on the Internet through web services, receiving management parameters and providing summarized data. The Proxy Manager functionalities are split into two management categories: network infrastructure and application, which in turn are divided into Configuration, Performance and Fault management. In this work, the implemented functionalities relating to the network infrastructure management are: Proxy Manager and Sensor Node configuration; route finding through RSSI (Received Signal Strength Indicator) and number of hops to the Sensor Node; performance monitoring via PER (Packet Error Rate); fault recovery using alternative routes and the generation of alerts to the network administrator. Regarding the application management, the functionality implemented is the sensor configuration, since this will effectively collect the data. Tests of the features implemented were done, involving the establishment of routes, performance monitoring, disaster recovery, data collection and platform performance. The tests showed that the proposed solution is functional. Finally, it is anticipated that this work will contribute to the study and implementation of new management functionalities and Wireless Sensor Networks interconnection. / Uma nova revolu??o est? acontecendo: ? a Internet das Coisas, uma nova onda de tecnologias onde ? poss?vel conectar ? Internet objetos do cotidiano de forma inteligente. Dentre estas, uma das mais cr?ticas s?o as Redes de Sensores sem Fio. Uma Rede de Sensores sem Fio consiste em v?rios elementos denominados N?s Sensores, os quais coletam grandezas do meio ambiente, tais como luz, temperatura e qualidade do ar, disponibilizando as mesmas para aplica??es na Internet, normalmente atrav?s de um elemento intermedi?rio denominado gateway. Para o bom funcionamento de uma Rede de Sensores sem Fio, ? imprescind?vel que os elementos que a comp?em sejam gerenciados de maneira eficiente. No entanto, h? uma escassez de solu??es de ger?ncia dispon?veis, principalmente quando estas s?o voltadas para ambientes previamente conhecidos, como pr?dios comerciais, ind?strias, resid?ncias e cidades. Esta escassez de ferramentas de ger?ncia ? um dos principais fatores que dificultam a implanta??o maci?a de Redes de Sensores sem Fio e, consequentemente, da Internet das Coisas. Sendo assim, a proposta deste trabalho ? apresentar uma plataforma de gerenciamento centralizado para Redes de Sensores sem Fio, instaladas em ambientes conhecidos. Conceitualmente, esta plataforma se denomina Proxy Manager, e ficar? hospedada no gateway da rede. A mesma ? capaz de se comunicar com um Gerente de Rede e outras aplica??es localizadas na Internet atrav?s de web services, recebendo par?metros de ger?ncia e disponibilizando dados sumarizados. As funcionalidades do Proxy Manager s?o divididas em dois focos de ger?ncia: da infraestrutura da rede e da aplica??o, as quais s?o subdivididas nas ?reas de ger?ncia de Configura??o, Desempenho e Falhas. No trabalho em quest?o, as funcionalidades implementadas referentes ? ger?ncia da infraestrutura da rede foram: configura??o do Proxy Manager e dos N?s Sensores; estabelecimento de rotas para os mesmos tendo como base a RSSI (Received Signal Strength Indicator) e o n?mero de saltos para os N?s Sensores; monitoramento de desempenho atrav?s da PER (Packet Error Rate); e recupera??o de falhas, atrav?s do estabelecimento de rotas alternativas e gera??o de alertas para o administrador da rede. Em rela??o ao gerenciamento da aplica??o, a fun??o implementada foi a de configura??o dos sensores, localizados nos N?s Sensores, os quais efetivamente ir?o coletar os dados. Testes relacionados as funcionalidades implementadas, envolvendo o estabelecimento de rotas, monitoramento do desempenho, recupera??o de falhas, coleta de dados pelos sensores e desempenho da plataforma foram realizados, os quais demonstraram que a solu??o em quest?o ? funcional. Por fim, espera-se que o presente trabalho possa contribuir para o estudo e implementa??o de novas funcionalidades de ger?ncia e interconex?o de Redes de Sensores sem Fio, tanto nesta quanto em outras plataformas, atrav?s de trabalhos vindouros.

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-08-01T18:31:48Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ControleEnergeticamenteEficiente.pdf: 1174753 bytes, checksum: 5cd54c6a58e7be0ea1b96f19908312ce (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-08-22T13:01:13Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ControleEnergeticamenteEficiente.pdf: 1174753 bytes, checksum: 5cd54c6a58e7be0ea1b96f19908312ce (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-22T13:01:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ControleEnergeticamenteEficiente.pdf: 1174753 bytes, checksum: 5cd54c6a58e7be0ea1b96f19908312ce (MD5) Previous issue date: 2014-03-21 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O presente trabalho objetiva demonstrarum controle centralizado para eleger Cluster Heads (CHs) mais adequados, admitindo trêsníveis de heterogeneidade e uma comunicação de múltiplos saltos entre Cluster Heads. O controle centralizado utiliza o algoritmo k-means, responsável pela divisão dos clusters e Lógica Fuzzy para eleição do Cluster Head e seleção da melhor rota de comunicação entre os eleitos.Os resultados indicam que a proposta apresentada oferece grandes vantagens comparado aos algoritmos anteriores de eleição, permitindo selecionar os nós mais adequados para líderes do grupo a cada round com base nos valores do Sistema Fuzzy, como também, a utilização da Lógica Fuzzy como ferramenta de decisão para implementação de múltiplos saltos entre CHs, uma vez que minimiza a dissipação de energia dos CHs selecionados mais afastados do ponto de coleta. A inserção de três níveis de heterogeneidade, correspondente aos sensores normais, avançados e super sensores, contribui consideravelmente para o aumento do período de estabilidade da rede. Outra grande contribuição obtida a partir dos resultados é a utilização de um controle central na estação base (EB) apresentando vantagens sobre o processamento local de informações em cada nó, processo este encontrado nos algoritmos tradicionais para eleição de CHs.A solução proposta comprovou que a eleição do CH mais eficiente, considerando sua localização e discrepâncias de níveis de energia, como também, na inclusão de novos níveis de heterogeneidade, permite aumentar o período de estabilidade da rede, ou seja, o período que a rede é totalmente funcional, aumentando consideravelmente o tempo de vida útil em Redes de Sensores Sem Fio (RSSF)heterogêneas. / This study presents a centralized control to elect appropriate Cluster Heads (CHs), assuming three levels of heterogeneity and multi-hop communication between Cluster Heads. The centralized control uses the k-means algorithm, responsible for the division of clusters and Fuzzy Logic to elect the Cluster Head and selecting the best route of communication between elected. The results indicate that the proposal offers great advantages, allowing us to select the most suitable nodes for group leaders at each round based on the Fuzzy System values, and also the use of Fuzzy Logic as a decision tool to implement multiple hops between CHs, since it minimizes the power dissipation of the selected CHs more distant from the collection point. The insertion of three levels of heterogeneity,corresponding to normal, advanced and super sensors, contributes considerably to increasing the period of network stability. Another great contribution obtained from the is the use of a central control in base station (BS) with advantages over local information processing in each node, a process usually found in traditional algorithms for electing CHs. The proposed solution proved that the election of the more efficient CH, considering its location and energy levels discrepancies, and also, the inclusion of new heterogeneity levels, allows to increase the networkstability period, ie, the period that the network is fully functional, greatly increasing the useful lifetime in heterogeneous WSN.