O aumento na quantidade e na intensidade de desastres naturais é um problema que está se agravando em todo o mundo. As consequências desses desastres são significantemente ampliadas quando ocorrem em regiões urbanas ou com atuação humana devido à perda de vidas e à quantidade de bens materiais afetados. O uso de redes de sensores sem fio para a coleta de dados e o uso de técnicas de aprendizado de máquina para a previsão de desastres naturais são opções viáveis, porém novas tendências tecnológicas têm se mostrado promissoras e podem agregar na tarefa de monitoramento de ambientes e na previsão de desastres naturais. Uma dessas tendências é adotar redes de sensores baseadas em IP e utilizar padrões emergentes para IoT. Nesse contexto, esta Tese propõe e analisa uma abordagem chamada SENDI (System for dEtecting and forecasting Natural Disasters based on IoT), um sistema tolerante a falhas baseado em IoT, WSN e AM para a detecção e a previsão de desastres naturais. O SENDI foi modelado empregando o ns-3 e validado utilizando dados coletados por uma WSN real instalada na cidade de São Carlos - Brasil, a qual realiza a coleta de dados de rios da região. Esse sistema também prevê a possibilidade de falhas na comunicação e a perda de nós durante a ocorrência de desastres, além de agregar inteligência aos nós para realizar a distribuição de dados e de previsões, mesmo nesses casos. Esta Tese também apresenta um estudo de caso sobre previsão de enchentes que utiliza a modelagem do sistema e os dados colhidos pela WSN. Os resultados dos experimentos mostram que o SENDI permite gerar alertas para a tomada de decisões em tempo hábil, realizando as previsões mesmo com falhas parciais no sistema, porém com acurácia variável dependendo do nível de degradação do mesmo. / Natural disasters have been increasing intensely all around the globe. The consequences of these disasters are significantly amplified when they occur in urban areas or places where there are human activities due to loss of lives and assets. The usage of Wireless Sensor Networks (WSN) for data collection and Machine Learning (ML) to create natural disasters forecast models are viable options. However, new technology trends have been showing promising results, which can aggregate to the tasks of environmental monitoring and natural disasters forecast. One of these new trends is to adopt IP based sensor networks and to use emergent Internet of Things (IoT) standards. In this context, this Thesis presents and analyzes an approach called SENDI (System for dEtecting and forecasting Natural Disasters based on IoT), a fault-tolerant system based on IoT, ML and WSN to detect and forecast natural disasters. SENDI was modelled using ns-3 and validated by means of real data collected by a WSN installed in São Carlos - Brazil, which collects the data of rivers around the region. This system also foresees the possibility of communication failures and loss of nodes during disasters, also adding intelligence to the nodes in order to perform the distribution of data and forecasts, even in such cases. This Thesis presents a case study about flash flooding forecast as well, which uses the system model and the data collected by the WSN. The results of the experiments show that SENDI allows to generate warnings in time to make decisions as such predictions can be foreseen even if partial failure of the system occurs. However, there is a variable accuracy, which depends on the system degradation.

As tecnologias de redes sem fio passaram a atender não só às aplicações corporativas mais sofisticadas como também àquelas envolvendo desde o rastreamento de animais, monitoramento de estruturas e automação industrial até o gerenciamento de utilidades urbanas. Este projeto de pesquisa aborda o desenvolvimento de um protocolo de rede mesh multi-hop segundo a especificação IEEE 802.15.4, com o uso de coordenadas geográficas de cada nó para o roteamento de dados em aplicações de iluminação pública. Para o desenvolvimento do protocolo de rede, é considerada a biblioteca de rotinas de interface de rede denominada Simple MAC (SMAC). Tal biblioteca pode ser utilizada para a elaboração do protocolo de roteamento geográfico destinado à rede mesh multi-hop. Paralelamente, propõe-se a descrição de um método a ser adotado para a inserção do protocolo de roteamento geográfico no SMAC. Os códigos, desenvolvidos em linguagem de programação C, são portados para a plataforma de desenvolvimento dos nós de comunicação de um toolkit específico e submetidos a ensaios experimentais. Os resultados englobam a geração de conhecimento teórico e prático a respeito das redes de sensores sem fio, bem como o desenvolvimento de um software aberto para este tipo de rede. As propriedades de auto-organização da rede, robustez e baixa latência são comprovadas nos ensaios experimentais. / The technologies of wireless networks have to serve not only the most sophisticated business applications but also those that involve the tracking of animals, monitoring of structures, industrial automation and the management of urban utilities. This research project addresses the development of a protocol for multi-hop mesh network according to IEEE 802.15.4, with the use of geographical coordinates of each node for routing data in applications such as street lighting. In order to develop the network protocol, the routines library of the network interface, called Simple MAC (SMAC), is considered. This library can be used for establishing the geographic routing protocol destined for the multi-hop mesh network. In parallel it is proposed to describe a method to be adopted for the inclusion of geographic routing protocol in SMAC. The codes, developed in C programming language, are ported to the development platform of communication nodes of a specific toolkit and subjected to experimental tests. The results include the generation of theoretical and practical knowledge regarding the wireless sensor networks, as well as the development of open software for this type of network. The properties of self-organization of the network, robustness and low latency are proven in experimental tests.

In recent year, wireless sensor networks have gradually become an indispensable part of people's daily lives. Energy consumption and energy harvesting play an important role in these systems. In outdoor, there is no doubt that solar energy is more suitable to powering the wireless sensor nodes. Although the energy consumption of these systems has been greatly reduced and the lifetime of sensor nodes also be improved through the larger capacity of supercapacitor or larger size of solar panel. But it will generate another kind of squander, how to choose a suitable solar panel and supercapacitor is appearance in our view. In this paper, I optimized the solar energy harvesting system from two aspects of capacity of supercapacitor and size of solar panel. The objective of this thesis has shown that as small solar panel and supercapacitor as possible for a given load of these systems under low consumption condition. Here, I establish the simulation in Simulink of Matlab, and build a low-power consumption; high-security solar energy harvesting hardware system for monitoring environment in Sundsvall, Sweden. Through the comparison between the simulation and real monitor to verify the feasibility

O aumento na quantidade e na intensidade de desastres naturais é um problema que está se agravando em todo o mundo. As consequências desses desastres são significantemente ampliadas quando ocorrem em regiões urbanas ou com atuação humana devido à perda de vidas e à quantidade de bens materiais afetados. O uso de redes de sensores sem fio para a coleta de dados e o uso de técnicas de aprendizado de máquina para a previsão de desastres naturais são opções viáveis, porém novas tendências tecnológicas têm se mostrado promissoras e podem agregar na tarefa de monitoramento de ambientes e na previsão de desastres naturais. Uma dessas tendências é adotar redes de sensores baseadas em IP e utilizar padrões emergentes para IoT. Nesse contexto, esta Tese propõe e analisa uma abordagem chamada SENDI (System for dEtecting and forecasting Natural Disasters based on IoT), um sistema tolerante a falhas baseado em IoT, WSN e AM para a detecção e a previsão de desastres naturais. O SENDI foi modelado empregando o ns-3 e validado utilizando dados coletados por uma WSN real instalada na cidade de São Carlos - Brasil, a qual realiza a coleta de dados de rios da região. Esse sistema também prevê a possibilidade de falhas na comunicação e a perda de nós durante a ocorrência de desastres, além de agregar inteligência aos nós para realizar a distribuição de dados e de previsões, mesmo nesses casos. Esta Tese também apresenta um estudo de caso sobre previsão de enchentes que utiliza a modelagem do sistema e os dados colhidos pela WSN. Os resultados dos experimentos mostram que o SENDI permite gerar alertas para a tomada de decisões em tempo hábil, realizando as previsões mesmo com falhas parciais no sistema, porém com acurácia variável dependendo do nível de degradação do mesmo. / Natural disasters have been increasing intensely all around the globe. The consequences of these disasters are significantly amplified when they occur in urban areas or places where there are human activities due to loss of lives and assets. The usage of Wireless Sensor Networks (WSN) for data collection and Machine Learning (ML) to create natural disasters forecast models are viable options. However, new technology trends have been showing promising results, which can aggregate to the tasks of environmental monitoring and natural disasters forecast. One of these new trends is to adopt IP based sensor networks and to use emergent Internet of Things (IoT) standards. In this context, this Thesis presents and analyzes an approach called SENDI (System for dEtecting and forecasting Natural Disasters based on IoT), a fault-tolerant system based on IoT, ML and WSN to detect and forecast natural disasters. SENDI was modelled using ns-3 and validated by means of real data collected by a WSN installed in São Carlos - Brazil, which collects the data of rivers around the region. This system also foresees the possibility of communication failures and loss of nodes during disasters, also adding intelligence to the nodes in order to perform the distribution of data and forecasts, even in such cases. This Thesis presents a case study about flash flooding forecast as well, which uses the system model and the data collected by the WSN. The results of the experiments show that SENDI allows to generate warnings in time to make decisions as such predictions can be foreseen even if partial failure of the system occurs. However, there is a variable accuracy, which depends on the system degradation.

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.

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.

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.

As tecnologias de redes sem fio passaram a atender não só às aplicações corporativas mais sofisticadas como também àquelas envolvendo desde o rastreamento de animais, monitoramento de estruturas e automação industrial até o gerenciamento de utilidades urbanas. Este projeto de pesquisa aborda o desenvolvimento de um protocolo de rede mesh multi-hop segundo a especificação IEEE 802.15.4, com o uso de coordenadas geográficas de cada nó para o roteamento de dados em aplicações de iluminação pública. Para o desenvolvimento do protocolo de rede, é considerada a biblioteca de rotinas de interface de rede denominada Simple MAC (SMAC). Tal biblioteca pode ser utilizada para a elaboração do protocolo de roteamento geográfico destinado à rede mesh multi-hop. Paralelamente, propõe-se a descrição de um método a ser adotado para a inserção do protocolo de roteamento geográfico no SMAC. Os códigos, desenvolvidos em linguagem de programação C, são portados para a plataforma de desenvolvimento dos nós de comunicação de um toolkit específico e submetidos a ensaios experimentais. Os resultados englobam a geração de conhecimento teórico e prático a respeito das redes de sensores sem fio, bem como o desenvolvimento de um software aberto para este tipo de rede. As propriedades de auto-organização da rede, robustez e baixa latência são comprovadas nos ensaios experimentais. / The technologies of wireless networks have to serve not only the most sophisticated business applications but also those that involve the tracking of animals, monitoring of structures, industrial automation and the management of urban utilities. This research project addresses the development of a protocol for multi-hop mesh network according to IEEE 802.15.4, with the use of geographical coordinates of each node for routing data in applications such as street lighting. In order to develop the network protocol, the routines library of the network interface, called Simple MAC (SMAC), is considered. This library can be used for establishing the geographic routing protocol destined for the multi-hop mesh network. In parallel it is proposed to describe a method to be adopted for the inclusion of geographic routing protocol in SMAC. The codes, developed in C programming language, are ported to the development platform of communication nodes of a specific toolkit and subjected to experimental tests. The results include the generation of theoretical and practical knowledge regarding the wireless sensor networks, as well as the development of open software for this type of network. The properties of self-organization of the network, robustness and low latency are proven in experimental tests.