Embed Size (px)
Citation preview
Vitor Luís Pereira
Um Estudo Abordando Infraestrutura e Serviços de Smart Cities
Florianópolis
2014
Vitor Luís Pereira
Um Estudo Abordando Infraestrutura e Serviços de Smart Cities
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado ao curso de Bacharelado em
Ciência da Computação, da Universidade
Federal de Santa Catarina, como parte dos
requisitos para a obtenção do grau de
Bacharel em Ciência da Computação.
Orientador: Dr. Mário Antônio Ribeiro Dantas
Florianópolis – SC
2014
Monografia de graduação sob o título “Um Estudo Abordando Serviços e
Suporte para Smart Cities”, defendida por Vitor Luis Pereira, em Florianópolis,
perante a banca examinadora constituída pelos professores:
Prof. Dr. Mário Antônio Ribeiro Dantas
Universidade Federal de Santa Catarina
Orientador
Prof. Dr. Roberto Willrich
Universidade Federal de Santa Catarina
Membro da Banca
Prof. Dr. Vitório Bruno Mazzola
Universidade Federal de Santa Catarina
Membro da Banca
Resumo
O crescimento populacional acelerado e a concentração urbana exigem medidas para a
manutenção da qualidade dos serviços prestados aos cidadãos. Nesse contexto, nesse
TCC foi realizado um estudo acerca da infraestrutura e os serviços que envolvem Smart
Cities. Desta forma, no presente trabalho de pesquisa é realizado um estudo de caso
particular comumente encontrado em cidades que possuem um planejamento e
implantações já em andamento do paradigma de Smart City. Visando ilustrar um cenário
mais global são apresentados trabalhos relacionados com soluções em Smart Living.
Visando prover uma ideia experimental foi desenvolvido um projeto com a tecnologia
Android-Arduino visando aplicar os conceitos estudados e aplicá-los em um estudo de
caso de automação residencial.
Palavras-chave: Smart Cities; Infraestrutura; Smart Living; Automação Residencial.
Abstract
The fast population growth and urban concentration require measures to maintain the
quality of services provided to citizens. In this context, this work realizes a study in the
infrastructure and services involving Smart Cities. Thus, the present research one
particular case study commonly found in cities that have a planning and deployments
already underway paradigm of Smart City is performed. Aiming to illustrate a more
global scenario related solutions in Smart Living works are presented. Aiming to provide
an experimental idea to a project with Arduino-Android targeting technology apply the
concepts learned and apply them in a case study was developed for home automation.
Keywords: Smart Cities; infrastructure; Smart Living; Home Automation.
Agradecimentos
Primeiramente agradeço aos meus pais, Sônia e Luis, aos quais dedico a minha
graduação. Obrigado pelo carinho e apoio de vocês em toda a minha vida. Mãe, você sabe
o papel essencial que teve na minha vida acadêmica. Pai, sua amizade foi determinante
por todo esse caminho que trilhei até hoje. À minha irmã Júlia, obrigado pela paciência.
Agradeço ao meu orientador, professor Mário Dantas, pela atenção e dedicação
empregados durante o desenvolvimento deste trabalho.
Um muito obrigado para o Heron, Matheus e Nivaldo, pela parceria de sempre,
durante a faculdade e antes dela. Sendo breve, simplesmente espero levar essa amizade
para o resto da vida.
Obrigado a todos os meus amigos que estiveram presentes nesse período.
Um muito obrigado ao meu irmão, Paulo Henrique, pelo apoio e presença
incondicional.
Obrigado aos meus familiares que desejaram meu bem. Em especial para aqueles
que tornaram a estadia em Florianópolis bem mais tranquila. À tia Beth e tio Gilmar,
obrigado pelo carinho e assistência prestada nesse período. À Maria Eduarda, obrigado
pela companhia. Ao padrinho Jorge, todo o sucesso possível.
Um agradecimento especial para a Lis Mariá. À amiga, pelo apoio e papel
fundamental que teve no desenvolvimento desse trabalho, desempenhando uma
verdadeira coautoria. À namorada, pelo carinho e por me mostrar a cada dia que passa o
quanto é possível gostar de uma pessoa.
Lista de Figuras
Figura 1 – Crescimento urbano e rural 11
Figura 2 - Serviços e plataforma em uma Smart City 21
Figura 3 - Estrutura lógica de uma Smart City 22
Figura 4 - Exemplo de plataforma para serviços 23
Figura 5- Ecossistema de uma Smart City 24
Figura 6 - Esquema de rede ubíqua 27
Figura 7 - Rede de sensores para vagas de estacionamento 28
Figura 8 - Sensores em caçambas de lixo 29
Figura 9 - Fases de Maturação de uma Smart City 31
Figura 10 - Residência e dispositivos sem fio 41
Figura 11 - Ambiente computacional dos experimentos 42
Figura 12 - Arduino e a Interface do Controlador 43
Figura 13 - Controlador com servidor Web 44
Figura 14 - UML de uso geral do sistema 45
Figura 15 - Fechadura com RFID 45
Figura 16 - UML de uso do sistema com a fechadura RFID 46
Figura 17 - Tela inicial da central de controle residencial 47
Figura 18 - Tela de controle da porta 47
Lista de Tabelas
Tabela 1 - Topologia das Smart Cities ........................................................................................ 16
Tabela 2 – Iniciativas e desafios das Smart Cities ...................................................................... 20
Tabela 3 - Principais projetos de Smart Cities no mundo ........................................................... 33
Glossário
TIC - Tecnologia da informação e comunicação
IoT – Internet of Things
RFID - Radio-Frequency IDentification - Identificação por radiofrequência
Sumário
1 – Introdução ............................................................................................................................. 11
1.1 – Objetivos .................................................................................................................. 13
1.1.1 – Objetivos Gerais ...................................................................................................... 13
1.1.2 – ObjetivosEspecíficos ................................................................................................ 13
1.1.3 – Estrutura do Trabalho .............................................................................................. 13
2– Smart Cities ............................................................................................................................ 15
2.1 – Definição ......................................................................................................................... 15
2.2 – Infraestrutura ................................................................................................................. 20
2.2.1 – Big Data e Open Data .............................................................................................. 24
2.2.2 – Computação em Nuvem .......................................................................................... 25
2.2.3 – Redes e Sensores ..................................................................................................... 26
2.2.4 – Internet of Things .................................................................................................... 29
3 – Planejamento, Maturação e Estudo de Casos ........................................................................ 31
3.1 – Projetos atuais de Smart Cities ....................................................................................... 32
3.1.1 – Iniciativas no Mundo ............................................................................................... 33
3.1.2 – Iniciativas no Brasil ................................................................................................. 36
3.2 –Smart Living e Trabalhos Relacionados ......................................................................... 37
3.2.1 – Projeto ACCESS ..................................................................................................... 38
3.2.2 – Projeto SONOPA .................................................................................................... 39
3.2.3 – Projeto HELICOPTER ............................................................................................ 39
4 – Proposta e Resultados Experimentais.................................................................................... 41
4.1 – Estrutura do Controlador de Automação Residencial .................................................... 42
4.2 –Fechadura com RFID ...................................................................................................... 45
4.3 –Resultados Experimentais ............................................................................................... 46
5 – Conclusão .............................................................................................................................. 50
5.1 – Trabalhos Futuros ............................................................................................................... 50
Referências Bibliográficas .......................................................................................................... 51
Anexos......................................................................................................................................... 54
Anexo I: Artigo ....................................................................................................................... 54
Anexo II: Código da Proposta ................................................................................................. 65
11
1 – Introdução
A sociedade contemporânea sofre com a expansão acelerada dos grandes centros.
A migração ocorre devido à premissa de que “A cidade [...] pode oferecer oportunidades
significativas para a redução da pobreza, educação, promoção da saúde, equidade de
gênero e para a promoção do desenvolvimento sustentável” (UNFPA, 2007, p. 67 apud
OJIMA; HOGAN2008, p. 4). Como resultado da procura por uma metrópole, houve um
movimento com “caráter espacialmente concentrador de urbanização” (LODDER, 1977,
p.461).
A figura 1 contém um gráfico do crescimento da população mundial esperado até
2030, evidenciando a expectativa de aceleração do êxodo rural e consequente
concentração na área urbana.
Figura 1 – Crescimento urbano e rural
[United Nations - Population Division]
Essa busca desenfreada pelas possíveis facilidades da vida urbana e
conglomeração nas áreas metropolitanas “dificultam e condicionam o atendimento das
12
demandas sociais e de infraestrutura urbana” (GROSTEIN, 2001, p. 13). Espera-se,
portanto, a melhoria proporcional dos serviços urbanos para acompanhar esse movimento
populacional. Entretanto, de acordo com Lodder (1977, p. 475), “sua principal
característica é a deficiência em todos os sentidos”. Aliada a falta de planejamento e
administração sócio-política, nota-se um déficit no desenvolvimento dos meios de
transporte, comunicação, saúde e demais serviços públicos.
Nesse cenário, surgem “[...] projetos que visam tornar a economia, a mobilidade
urbana, o meio ambiente, os cidadãos e o governo mais inteligentes” (LEMOS, 2013, p.
47). A aplicação das inovações tecnológicas na melhoria destes serviços e na qualidade
de vida urbana integra o conceito de Smart Cities -cidades inteligentes.
Komninos (2006, p. 1 apud SOARES 2012, p. 9) define Smart Cities como um
ambiente “[...] com elevada capacidade de aprendizagem e inovação, que é construída
pela criatividade da sua população, pelas suas instituições de criação de conhecimento e
pela infra-estrutura digital de comunicação e de gestão do conhecimento”.
Todavia, para que a implantação dos conceitos de Smart Cities seja bem sucedida
e atinja seus objetivos, não deve ser um processo tecnológico isolado. Para Strapazzon
(2010 apud SOARES, 2012, p. 9) “as cidades inteligentes são, antes de qualquer coisa,
uma convergência entre os aspectos tecnológicos, humanos e econômicos”.
13
1.1 – Objetivos
1.1.1 – Objetivos Gerais
Realizar um estudo acerca de Smart Cities e elaborar uma proposta de
projeto de uma central de controle para automação residencial.
1.1.2 – ObjetivosEspecíficos
1) Realizar um estudo bibliográfico do estado-da-arte relativo ao
tópico Smart Cities;
2) Aproximar os conceitos de Smart Cities para a aplicação prática no
cotidiano dos usuários e os desafios relacionados a sua
implantação;
3) Apresentar um breve estudo de trabalhos relacionados;
4) Entender e propor um projeto de central de controle para aplicações
de automação residencial.
1.1.3 – Estrutura do Trabalho
No Capítulo 2 consta a definição e conceitos básicos de Smart Cities. É abordado
um exemplo de topologia, problemas dos centros urbanos contemporâneos e desafios a
serem resolvidos. Tem-se então a infraestrutura necessária para a implantação. Apresenta-
se um panorama geral da estrutura de uma Smart City, e são detalhadas as principais
tecnologias presentes: Big Data, Open Data, Computação em Nuvem, Redes, Sensores e
Internet of Things.
No Capitulo 3 avalia-se os passos de implantação de uma Smart City, abordando
um modelo de maturação. Estuda-se casos de cidades que já tem projetos de Smart City
14
em desenvolvimento. Também foram selecionados alguns trabalhos relacionados com a
proposta prática.
No Capítulo 4 é contextualizada a proposta de uma central de controle residencial.
É explicado seu funcionamento, esquematização e simulação.
No Capítulo 5 tem-se as conclusões finais e trabalhos futuros.
15
2– Smart Cities
2.1 – Definição
Os problemas socioeconômicos do mundo moderno precisam de planejamento e
atitudes pontuais para serem solucionados. Sendo assim, a proposta das Smart Cities
(Cidades Inteligentes) mostra-se uma solução adequada e necessária. Segundo
Strapazzon (2010 apud SOARES, 2012, p. 9) “as cidades inteligentes são [...] uma
convergência entre os aspectos tecnológicos, humanos e econômicos”.
O termo inteligente “refere-se a processos informatizados sensíveis ao contexto,
lidando com um gigantesco volume de dados (Big Data), redes em nuvens e comunicação
autônoma entre diversos objetos” (LEMOS, 2013 p. 47). As diversas inovações que
integram o conceito de Smart Cities buscam contornar os problemas urbanos para
melhorar a qualidade de vida dos cidadãos.
Van Landegem (2012) propõe a seguinte topologia para categorizar as inovações
das Smart Cities:
Categoria Escopo
Smart Governance Inclusão social;
Democratização dos processos;
Interconexão dos serviços e
organizações públicas;
Facilitar o acesso aos serviços sociais;
Transparência dos gastos públicos.
Smart People Ensino à distância;
Fácil acesso à informação.
Smart Environment Gerenciamento do consumo
energético;
Desenvolvimento sustentável;
16
Inovações na reciclagem e
reutilização de materiais.
Smart Mobility Sistemas de transporte mais
eficientes,
Inteligentes e interligados;
Gerenciamento de pessoas, veículos e
bens.
Smart Economy Inovações em e-banking, e-shopping,
e do comércio eletrônico em geral;
Manutenção do balanceamento
econômico entre as áreas.
Smart Living Acesso a sistemas de saúde de alta
qualidade;
Monitoramento remoto e histórico
médico eletrônico;
Automação residencial.
Tabela 1 - Topologia das Smart Cities
As cidades inteligentes são “erguidas com o intuito de atender às comunidades
reais, oferecendo serviços de acordo com as necessidades da população e, eventualmente,
promovendo as inclusões social e digital” (OLIVEIRA, 2006, p. 69).
Strapazzon (2010 apud SOARES, 2012, p. 10) “afirma que a adição de
inteligência em cada subsistema de uma cidade – transporte, energia, educação, saúde,
água, segurança pública, entre outros – tem sua relevância assegurada, mas eles pó si só
não são capazes de construir cidades inteligentes”. Ou seja, o envolvimento das pessoas
é fundamental, assim como a clareza dos objetivos do desenvolvimento de Smart Cities.
17
“[...] Cidade Inteligente é aquela que fez um esforço consciente para usar a tecnologia da
informação para transformar a vida e o trabalho dentro de seu território de forma
significativa e fundamental” (BARBOSA et al, 2013, p. 26).
Para atingir uma abrangência em tantas áreas diferentes, é necessária uma
iniciativa público-privada com investimentos constantes tanto no desenvolvimento dos
serviços para a população e sua manutenção, como na base da infraestrutura que dará
suporte para possibilitar o funcionamento eficiente desses serviços. Além disso, a
cooperação das pessoas que utilizarão esses benefícios é fundamental para que eles sejam
eficazes. “As cidades inteligentes podem ajudar tanto o poder público a reconhecer
problemas em tempo real quanto o cidadão a produzir informação, auxiliando a mapear,
discutir e enfrentar essas dificuldades” (LEMOS, 2013, p. 47).
O objetivo principal da implantação dessas iniciativas não é a simples
modernização da sociedade. Um estudo profundo deve ser realizado para atingir o
verdadeiro intuito do desenvolvimento de Smart Cities, que é “Melhorar a qualidade de
vida nas cidades, catalisando o desenvolvimento econômico e social, através da fluência
da informação automatizada entre os seres humanos, infraestrutura e máquinas”
(traduzido de Van Landegem, 2012, p.8).
Naturalmente, apenas a aplicação das soluções tecnológicas não é suficiente. “As
cidades se tornam o foco da ação na elaboração de soluções, pois não se atingirá a
sustentabilidade global sem uma transformação no modelo de pensar, gerir e planejar
espaços urbanos” (ABDALA et al, 2004, p. 99).
A tabela 2 mostra o panorama atual e os desafios a serem alcançados pelas Smart
Cities, baseado em [IBM Center for Economic Development Analysis].
Situação atual Iniciativas Desafios
Serviços Urbanos
• Serviços que atendem a
população de maneira geral,
sem distinção.
• Uso de tecnologias para
integrar as informações
provenientes de diferentes
sistemas que possibilitam
melhores serviços para os
usuários.
• Serviços sob medida para as
necessidades de cada
indivíduo.
18
Cidadãos
• Cidades têm dificuldade de
gerenciar e utilizar toda a
informação disponível.
• Cidadãos têm acesso
limitado a informações sobre
saúde, educação e habitação.
• Novo sistema de segurança
pública em Chicago – USA,
que possibilita vigilância por
vídeo em tempo real e
resposta as emergências
mais rápida e eficaz.
• Médicos em Copenhague –
Dinamarca tem acesso
instantâneo ao histórico
médico dos pacientes.
Possuem a menor taxa de
erros do mundo.
• Análise de informações em
tempo real para redução da
criminalidade e reação rápida
a problemas de segurança
pública.
• Uso de análises avançadas
para interpretar grandes
volumes de dados coletados
dos pacientes para melhorar o
atendimento e diagnóstico
médico.
Transporte
• Transporte de pessoas e
bens é afetado por
congestionamentos e
desperdício de tempo e
combustível.
• Em Estocolmo – Suécia,
foi implantado um sistema
de cobrança dinâmico para
carros entrarem na cidade,
reduzindo o tráfego em 25%
e as emissões de gases em
14%. Houve também um
crescimento de 6% no
comércio e geração de novas
fontes de receita.
• Eliminar congestionamentos
integrando os diversos meios
de transporte entre si e com
as zonas econômicas.
Comunicação
• Em muitas cidades as
conexões por vezes são
lentas, instáveis e fixas.
• Em Songdo, Coréia do Sul,
os sistemas de dados
médicos, residências,
comerciais e governamentais
convergem, fornecendo aos
cidadãos e empresas
diversos serviços
inovadores, que vão de
• Conectar os sistemas,
comércio e indivíduos via
uma conexão universal
rápida, eficiente e acessível.
19
reciclagem automatizada a
smartcards universais para
pagamentos e acesso a
histórico médico.
Água
• Metade da água gerada no
mundo é desperdiçada,
enquanto a qualidade é
incerta.
• Em Galway – Irlanda uma
rede de sensores avançada e
análises de dados em tempo
real possibilitam a
monitoração e
gerenciamento da água,
fornecendo informações
atualizadas para as áreas de
interesse, como cientistas e
comércio de pesca.
• Analise e gerenciamento de
todo o ecossistema da água,
desde os rios e reservatórios
até as caixas e canos dos
consumidores.
• Fornecer aos cidadãos e
empresas dados detalhados
do seu próprio consumo de
água, motivando a
preocupação com demandas
ineficientes ou
desnecessárias.
Empresas
• Empresas têm que lidar com
encargos administrativos
desnecessários em algumas
áreas, enquanto em outras,
falta regulamentação.
• Em Dubai – Emirados
Árabes houve um aumento
da produtividade dos setores
públicos e uma
simplificação dos processos
comerciais através da
utilização de um Single
Window System, que integra
e facilita os procedimentos
de mais de 100 serviços
públicos.
• Estabelecer altos padrões
empresariais, melhorando a
eficiência comercial.
Energia
• Fontes de energia inseguras
e insustentáveis.
• Em Seattle – USA, existe
um experimento que fornece
acesso ao consumo de
• Gerenciamento da energia
para o uso consciente e
20
energia e preço em tempo
real as residências, para que
elas possam controlar o
gasto.
• Houve redução de 15% na
sobrecarga da malha de
fornecimento e 10% na
média das contas de energia.
redução do desperdício.
• Investimento na utilização e
desenvolvimento de
alternativas de fontes de
energia sustentáveis.
Tabela 2 – Iniciativas e desafios das Smart Cities
2.2 – Infraestrutura
Para que se atinja o sucesso almejado pelas aplicações de Smart Cities, é
fundamental que se invista na tecnologia que dará suporte a ela e possibilitará seu correto
funcionamento. Portanto, a implantação e manutenção de uma base sólida e eficiente são
primordiais.
De acordo com o Copenhagen Cleantech Cluster (2012 apud INTELI, 2012, p.
10-11) existe “a necessidade de articulação entre a infraestrutura física (como edifícios,
estradas, redes de energias), a infraestrutura digital (fibra óptica, cloud computing,
sensores, smartphones, etc) e a infraestrutura de comunicação (como tecnologia open
source, open interfaces, linguagem de programação standard) das cidades”.
A figura 2 demonstra que os mais diversos serviços dependem de uma plataforma
de rede convergente e bem controlada.
21
[Van Landegem, p.11]
De acordo com Barbosa et al (2013,p. 28)
As Cidades Inteligentes são como comunidades que usam o que existe de mais
moderno em recursos tecnológicos e arquitetônicos como resposta aos desafios
impostos pelo crescimento populacional. A ideia é criar ambientes
sustentáveis, eficientes, com alto grau de conectividade e, consequentemente,
com excelentes níveis de qualidade de vida.
De acordo com os conceitos de Van Landegem (2012), em termos de conexão,
uma rede poderosa tem a capacidade de interconectar pessoas, governo, negócios e
objetos. Ela deve possibilitar um bom gerenciamento e controle para oferecer uma melhor
experiência relativa às aplicações, além de segurança e privacidade aos seus usuários.
A figura 3 é um exemplo de estrutura lógica para uma Smart City. A base é o
gerenciamento de dados e capacidade de tomada de decisão autônoma. É ligada a sensores
em grande escala através de uma rede ubíqua de alta velocidade. Em cima desta
infraestrutura funcionam os serviços e aplicações das diversas áreas pertencentes as Smart
Cities.
Figura 2 - Serviços e plataforma em uma Smart City
22
Figura 3 - Estrutura lógica de uma Smart City
[Balakrishna]
Outro fator importante que deve ser considerado é a eficiência energética. A rede
e toda a infraestrutura de uma Smart City devem almejar eficiência com baixo custo
operacional e com menor consumo energético, atingindo um equilíbrio entre a
experiência de seus cidadãos e o desenvolvimento sustentável alinhado coma
preocupação ambiental.
Diversas aplicações podem ser implementadas para gerenciar a distribuição e
gerenciamento de energia, água e mobilidade. A figura 4 demonstra um exemplo da
estrutura a ser aplicada e a plataforma na qual ela se baseia. Nela é possível verificar que
sistemas de gerenciamento de água, mobilidade e energia são desenvolvidos sobre uma
plataforma em comum.
23
Figura 4 - Exemplo de plataforma para serviços
[Hitachi]
De acordo com Gama et al (2012, p. 150)
No contexto de cidades inteligentes, diversas TICs podem ser utilizadas, tais
como Internet das Coisas; sensores diversos (ex: RFID e ZigBee); sistemas de
informação; computação em nuvem para armazenar e aumentar a eficiência de
aplicações; mobilidade com aplicações para smartphones e tablets; business
intelligence como forma de minerar dados para apoio à decisão, dentre outros,
tornando possível a coleta, processamento, distribuição e análise que facilitem
a tomada de decisão estratégica governamental ou da população.
A figura 5 é um exemplo de ecossistema onde as mais modernas tecnologias de
rede interoperam para possibilitar o funcionamento dos diversos sistemas de negócios,
residências e serviços públicos:
24
Figura 5- Ecossistema de uma Smart City
[Hitachi]
2.2.1 – Big Data e Open Data
Tratando-se de tantos serviços distintos em diversas áreas, que convergem e
comunicam-se entre si, naturalmente espera-se um grande volume de dados, que possam
ser trocados com velocidade e eficiência. Nesse âmbito, destaca-se a tecnologia fornecida
pelo Big Data.
Manyika et al (2011 apud NESELLO, FACHINELLI, 2014, p. 20) define Big data
como “o conjunto de dados cujo tamanho vai além da capacidade para capturar,
armazenar, gerenciar e analisar ferramentas de software de banco de dados típicos”.
Smart Cities trabalham com um volume de dados muito grande, provenientes de
diversas fontes, que devem ser corretamente tratados e analisados para que os serviços
tenham o resultado esperado. “Big Data não é apenas um produto de software ou
hardware, mas um conjunto de tecnologias, processos e práticas que permitem às
empresas analisarem dados a que antes não tinham acesso e tomar decisões ou mesmo
gerenciar atividade de forma muito mais eficiente” (TAURION, 2013).
De acordo com Sathi (2012 apud NESELLO, FANCHINELLI, 2014, p.20)
Existem duas fontes comuns de dados agrupados sob a bandeira do Big Data.
A primeira são os dados internos [...] da organização que, graças à automação
25
e acesso estão sendo cada vez mais compartilhados. A segunda são os dados
de fora da organização, como as informações disponíveis em sites de mídia
social, literatura do produto distribuído livremente pelos concorrentes,
hierarquias organizacionais dos clientes corporativos, dicas úteis disponíveis a
partir de terceiros e reclamações de clientes postados em sites de
regulamentação.
Trazendo para o contexto de Smart Cities, dados internos podem ser dos serviços
fornecidos por empresas privadas, organizações públicas, ou ainda iniciativas público-
privadas. Já os externos podem ser os provenientes do feedback dos usuários, assim como
das informações coletadas de sensores, satélites e outras fontes que monitoram a situação
da cidade e seus indivíduos.
Diversos governos vêm desenvolvendo meios de compartilhar os dados públicos
em diversos formatos para os cidadãos e empresas privadas. Essa prática de disponibilizar
informação livre é conhecida como Open Data. Ela também faz parte da iniciativa de
transparência dos governos contemporâneos, que visam a prestação de contas à
comunidade.
Em termos de Smart Cities, a Open Data contribui de modo que a iniciativa
pública disponibiliza os dados relativos à cidade e a iniciativa privada desenvolve os
aplicativos que irão auxiliar os cidadãos, por exemplo.
2.2.2 – Computação em Nuvem
Os serviços na Smart Cities devem estar disponíveis de maneira fácil e rápida. A
Computação em Nuvem mostra-se como um meio essencial para alcançar esse objetivo.
A computação em nuvem pode ser definida, de forma simplificada, como um
paradigma de infraestrutura que permite o estabelecimento do SaaS (software
como serviço), sendo um grande conjunto de serviços baseados na web com o
objetivo de fornecer funcionalidades, que até então, necessitavam de grandes
investimentos de hardware e software[...] (BORGES et al, p. 3).
Os benefícios de ser multi-plataforma e dispensar grande poder de processamento
local são fatores chave para a que a utilização de serviços na nuvem seja uma alternativa
onipresente nos projetos de Smart Cities. “A computação em nuvem é a ideia de
utilizarmos, em qualquer lugar e independente de plataforma, os mais variados tipos de
aplicações através da internet com a mesma facilidade de tê-las instaladas em nossos
próprios computadores” (RUSCHEL et al, 2010, p. 1).
26
Outro fator a ser considerado é o ambiente dinâmico que constitui as Smart Cities.
A infraestrutura empregada deve acompanhar a velocidade das mudanças e manutenção
dos serviços, que estão em constante aprimoramento e atualização. A Computação em
Nuvem se adequa perfeitamente a estes requisitos, pois é uma plataforma altamente
escalável e de alta performance a custos reduzidos.
Este modelo visa fornecer, basicamente, três benefícios. O primeiro benefício
é reduzir o custo na aquisição e composição de toda infraestrutura requerida
para atender as necessidades das empresas [...]. O segundo é a flexibilidade
que esse modelo oferece no que diz respeito à adição e troca de recursos
computacionais, podendo assim, escalar tanto em nível de recursos de
hardware quanto software para atender as necessidades das empresas e
usuários. O último benefício é prover uma abstração e facilidade de acesso aos
usuários destes serviços (SOUSA et al, p. 3).
A utilização da nuvem também facilita o acesso dos usuários e sistemas aos dados
gerenciados pelas tecnologias do Big Data. Um bom gerenciamento dos dados necessita
de um acesso proporcionalmente eficiente. “Com este conceito, todos os sistemas
computacionais de uma organização podem ser compartilhados, criando um pool de
recursos dinâmicos” (TAURION, 2009, p. 24).
2.2.3 – Redes e Sensores
Para que toda a infraestrutura de um ambiente tecnológico funcione
adequadamente, é essencial que a comunicação entre as partes seja eficiente. Sendo assim,
em Smart Cities, o sucesso dos serviços prestados será proporcional à qualidade das redes
que permeiam a cidade.
A figura 6 demonstra um ambiente ubíquo para onde sensores distintos se
comunicam com a Internet através de redes heterogêneas, como Wi-fi, 3G e WiMax. Os
dados coletados dos sensores podem ser armazenados na nuvem, para posterior aplicação
em serviços para os usuários. “[...] o uso da nuvem no contexto de redes inteligentes é
justificado pela escalabilidade e facilidade de integrar dados de rede provenientes de
diversas origens para posterior análise” (GAMA et al, 2012, p. 152).
27
Figura 6 - Esquema de rede ubíqua
[Jiong Jin et al.]
Além da comunicação, a coleta dos dados é um fator fundamental. Toda a proposta
das Smart Cities só será válida caso o volume de dados e informações coletadas do
ambiente seja a maior possível. Assim diferentes tipos de sensores espalhados por toda a
cidade é uma característica predominantes nos diversos projetos de Smart Cities.
“[...] redes de sensores sem fio já são utilizados em diversos contextos ligados
às cidades inteligentes [...] este tipo de tecnologia permearia a cidade com
diferentes tipos de sensores que coletam dados a serem analisados para extrair-
se informação num contexto mais amplo” (GAMA et al, 2012, p. 152).
A figura 7 demonstra uma aplicação do uso de redes e sensores para alertar a
população sobre vagas de estacionamento.
28
Figura 7 - Rede de sensores para vagas de estacionamento
[Libelium Platform]
Roteadores sem fio instalados nos postes recebem informações de sensores
presentes no asfalto sobre a presença ou não de um veículo. Esses roteadores processam
os dados e se comunicam. Através da rede sem fio, os usuários podem consultar essas
informações e antecipar para qual rua devem seguir para achar um lugar para estacionar
mais rapidamente.
A figura 8 demonstra outra facilidade alcançada pelo uso de sensores instalados
em caçambas de lixo.
29
Figura 8 - Sensores em caçambas de lixo
[Libelium Platform]
Os sensores detectam o espaço disponível na caçamba e transmitem essa
informação através da rede sem fio. Sistemas instalados nos caminhões de lixo podem
detectar essa informação e evitar o deslocamento até uma caçamba que não tenha
quantidade suficiente de lixo ou priorizar a recolha de uma que esteja muito cheia. Essa
simples aplicação polpa recursos e melhora a qualidade do serviço prestado pela
companhia de lixo.
Esses dois exemplos são uma amostra de aplicações simples envolvendo redes e
sensores que resultam na economia de combustível, e consequente redução da poluição e
do tráfego urbano, e automatizam serviços que acabam poupando tempo e dinheiro.
2.2.4 – Internet of Things
A Internet of Things, traduzida literalmente como Internet das Coisas, é a
“interconexão entre objetos físicos e computadores com a internet e tem como principal
conceito a presença pervasiva da computação em nosso cotidiano” (SILVA, ROCHA, p.
7). É parte integrante do escopo de Smart Living, e engloba a utilização de redes, sensores
e computação em nuvem.
Vermesan e Friess, em uma definição mais técnica, “definem a IoT como uma
infraestrura global de redes que abrange padrões e protocolos de comunicação entre
objetos físicos e virtuais que interagem com o mundo através de interfaces inteligentes”
30
(2011 apud SILVA, ROCHA, p. 7). Portanto, a Internet of Things é o conceito chave que
envolve a concepção de Smart Cities e automação residencial, objetivo da proposta
prática do presente trabalho.
Além da ideia do emprego da tecnologia e comunicação aos mais diversos tipos
de objetos, tem-se o intuito de alcançar um nível de inteligência tecnológica onde “é
esperado que as ‘coisas’ se tornem participantes ativas dos negócios e dos processos
informacionais e sociais [...], enquanto reagem de forma autônoma aos eventos do
‘mundo físico/real”. (“Cluster of European Research Projects on the Internet of Things”,
2009, p. 6 apud LEMOS, PASTOR, 2014, p. 13). Assim, uma aplicação de automação
residencial poderá proporcionar um nível de simplicidade, segurança e conforto genuínos.
De acordo com Lemos e Pastor (2014) “[...] a IoT propiciaria novas formas de
comunicação em rede já que promete transformar toda a estrutura TIC, ampliando a web
e englobando humanos e não-humanos em novos processos comunicativos em uma nova
comunicação das coisas”.
31
3 – Planejamento, Maturação e Estudo de Casos
Devido ao seu nível de complexidade e abrangência, fica claro que o sucesso do
funcionamento dos serviços relacionados às Smart Cities é diretamente proporcional ao
bom planejamento e execução de sua implantação. “O processo de implantação para
alcançar o nível de eficiência ideal de uma cidade inteligente deve ser gradativo” (GAMA
et al, 2012, p. 153).
Gama (2012) propõe um modelo de maturação demonstrado na figura a seguir.
Figura 9 - Fases de Maturação de uma Smart City
[Gama, 2012]
Neste modelo, temos o estágio Caótico, que seria antes do início do processo de
implantação de uma Smart City, onde a cidade ainda se encontra sem tecnologias que
gerenciam a cidade.
No estágio Inicial tem-se o início da “fase de planejamento e modelagem de
sistemas de informação que irão auxiliar em determinado domínio, assim como a
identificação de sistemas existentes que potencialmente podem ser integrados à solução
da cidade inteligente”.
Já no estágio Gerenciado, dados coletados do ambiente através de sensores, são
processados, armazenados e acessíveis.
Passando para o estágio Integrado, têm-se os dados da fase anterior sendo
utilizados na prática, “[...] com sistemas utilizando o modelo de computação em nuvem,
estando integrados e disponíveis na forma de serviços tanto para cidadãos como para
aplicações de terceiros”.
32
Atingindo-se o estágio Otimizado, tem-se uma “Cidade eficiente, buscando inovar
e ser pioneira nas soluções de TICs.”. Nessa fase, a cidade alcança um outro nível de
informação, indo além do acesso e serviços, obtendo “Apoio à tomada de decisões
utilizando os dados obtidos dos diversos domínios da cidade; uso de informações para
sistemas de previsão de eventos [...]; suporte a tomada de decisão, tanto para a população
quanto para governantes”.
A população deve ser colaboradora no fornecimento de informações nos diversos
domínios e também deve avaliar as informações disponibilizadas pelos meios de
comunicação. Dessa forma a população será em parte responsável pelas mudanças feitas,
tornando-as mais eficazes e legítimas, visto que atenderão realmente as necessidades dos
usuários. Além disso, o engajamento governamental no projeto é essencial para que se
alcance o nível almejado de maturidade da cidade inteligente.
Ainda, segundo Gama et al (2012), “é importante que a cidade tenha
conhecimento de todos os domínios e respectivos critérios visando planejar a inserção de
TICs da melhor forma possível”. Assim, cidades terão prioridades diferentes de acordo
com suas características, e o planejamento e desenvolvimento dos projetos deverá
corresponder a essas condições.
3.1 – Projetos atuais de Smart Cities
Diversos projetos de Smart Cities estão em desenvolvimento atualmente, nos mais
diversos estágios, desde de projetos em fase de planejamento ainda não iniciados, até em
andamento e funcionando.
Segundo Hollans (2008 apud SELADA, SILVA, p. 4),
estas iniciativas caracterizam-se por quatro tendências essenciais: utilização
intensiva de tecnologias de informação e comunicação; ênfase no
desenvolvimento urbano moldado pelas grandes empresas multinacionais;
foco nas indústrias de elevada intensidade tecnológica; e preocupação com a
eficiência energética.
De acordo com estudo realizado por Pike Research (2013 apud SELEDA, SILVA,
p. 5) “90% dos projetos de cidades inteligentes no mundo se relacionam com energia,
transportes e governo, sendo 50% centrados nos transportes e mobilidade nas cidades”.
33
De acordo com Lee & Hancock (2012 apud SELADA, SILVA, p. 4) existem 143
projetos de Smart Cities a nível mundial. Na Ásia e Médio Oriente prevalecem iniciativas
associadas à construção de cidades a partir do zero, como são os casos de Masdar, nos
Emirados Árabes Unidos e de Songdo, na Coreia do Sul. Na Europa e na América do
Norte destacam-se projetos de renovação urbana inteligente, com destaque para
“Amsterdam Smart City” na Holanda e “SmartSantander” na Espanha.
A tabela 3 contempla alguns dos principais projetos de Smart Cities em
desenvolvimento no mundo:
Projeto Cidade País
Amsterdam Smart City Amsterdam Holanda
Birmingham Smart City Birmingham Reino Unido
Copenhagem Green City Copenhague Dinamarca
Dongtan Eco-city Dongtan China
Eco-sawy Town Tóquio Japão
Edimburgh Smart City Edimburgo Escócia
King Abdullah Economic City Jeddah Arábia Saudita
Malaga Smart City Málaga Espanha
Manchester Smart City Manchester Reino Unido
Masdar City Abu Dhabi Emirados Árabes Unidos
New Songdo Smart City Songdo Coréia do Sul
Smart City Malta Valleta Malta
Smart City Santiago Santiago do Chile Chile
Smart Commute Toronto Toronto Canada
Smart Santander Santander Espanha
Tianjin Eco City Tianjin China
Wuxi Smart City Wuxi China
Tabela 3 - Principais projetos de Smart Cities no mundo
3.1.1 – Iniciativas no Mundo
Silva (apud SELEDA, SILVA, p.12) relata alguns projetos de Smart Cities em
Portugal. Em Lisboa, o governo e a organização japonesa NEDO – “New Energy and
34
Industrial Technology Development Organisation”, estão a colaborar no sentido de
afirmar a cidade de Lisboa como uma Smart City com foco nas áreas da mobilidade e
eficiência energética. Em Coimbra existe uma estratégia designada “Coimbra, Cidade
Inteligente e Criativa” no sentido de colocar as TICs ao serviço dos cidadãos, nas áreas
da energia, mobilidade, saúde, turismo e governação. Já em Porto está em
desenvolvimento um projeto para transformar a cidade em um living lab de
experimentação de soluções nas áreas da mobilidade, segurança e qualidade de vida.
Enquanto Faro foi uma das cidades eleitas para receber o apoio da IBM no âmbito do
“Smarter Cities Challenge”, com vista à definição de uma estratégia e implementação de
ações ligadas às cidades inteligentes com foco na economia do mar.
Greenwich, em Londres, será lugar de ensaio para o Urban OS, um sistema
operacional para Smart Cities. De acordo com Cabañero (2013, p. 50) essa será a base da
cooperação entre cinco empresas de tecnologia e um grupo chamado Living Plan IT. O
objetivo é desenvolver e recuperar espaços urbanos com iniciativas baseadas na
tecnologia.
A principal ideia atrás do Urban OS é que as construções, a iluminação pública
e os sistemas da cidade estejam todos interconectados e unidos. Os semáforos
saberão onde se apresentam os congestionamentos e assim seriam capazes de
gerir o tráfico de maneira mais eficiente. [...] A iluminação pública,
monitorando o tráfico, irá diminuir as luzes se a via não tem circulação demais
e os sensores nos edifícios serão capazes de ajudar em caso de situações de
emergência como um incêndio (CABAÑERO, 2013, p. 50).
No âmbito de projetos sustentáveis, destaca-se o da cidade de Málaga.
O projeto SmartCity Málaga constitui a maior iniciativa europeia de cidade
ecoeficiente. Seus objetivos são incrementar a eficiência energética, reduzir a
emissão de CO2 e aumentar o consumo das energias renováveis.Málaga tem
centrado quase toda sua atenção no plano energético, o que a diferencia de
tantas outras cidades (CABAÑERO, 2013, p. 51).
Já o projeto de Smart Citie em Barcelona pretende estabelecer uma plataforma
para ser reaplicada em outras cidades. “O projeto de Smart Barcelona pretende definir,
desenhar e desenvolver um modelo de referência de uma plataforma de gestão de redes e
dados sensoriais para uma Smart City” (CABAÑERO, 2013, p. 52). O projeto propõe
ainda uma padronização vinda da iniciativa pública e também uma melhor gestão da
população.
Outro dos objetivos estabelecidos pelo projeto é definir e validar um marco de
referência baseado em normas públicas, tentando evitar soluções particulares.
35
[...] Como último objetivo principal, se pretende estudar, implementar e validar
os modelos de serviço e negocio adequados para a otimização da gestão dos
cidadãos (CABAÑERO, 2013, p. 52).
O projeto Smart Santander na Espanha “tem como objetivo transformar a cidade
num laboratório vivo, um espaço de investigação e experimentação de novas tecnologias
e aplicações para melhorar a qualidade e a gestão de serviços prestados pelos cidadãos”
(INTELLI, 2012, p. 14). Utilizando o conceito de Internet of Things
foram instalados 12.000 sensores em toda a cidade que permitem tratar a
informação em tempo real, com vista a um funcionamento mais eficiente da
vida urbana. Alguns resultados são já visíveis: sistemas inteligentes de rega na
gestão de parques e jardins; adaptação automática da intensidade da
iluminação da via pública; sistemas de gestão de trânsito e estacionamento
inteligente; aplicações tecnológicas para smartphones que disponibilizam
informação sobre turismo, cultura, comércio, acessibilidades, desporto e
eventos; sistemas energeticamente eficientes em edifícios públicos; entre
outros. Através da utilização de aplicações nos smartphones, os cidadãos
podem aceder e gerar informação útil a toda a comunidade sobre os
acontecimentos a ocorrer em tempo real na cidade (acidente, buraco no
pavimento, etc.) (INTELLI, 2012, p. 14).
A Masdar City, nos Emirados Árabes Unidos é uma cidade inteligente que está
sendo construída a partir do zero. Foi iniciada em 2006 e tem previsão de conclusão em
2020-25. Seu objetivo é ser a “primeira cidade ecológica do mundo” (INTELLI, 2012,
p.15). Ainda de acordo com a INTELLI (2012, p. 15)
Algumas das metas de sustentabilidade a atingir são: 100% da energia
fornecida por fontes renováveis, com a maior fonte de energia fotoelétrica do
mundo; 99% dos resíduos reciclados; e consumo de água inferior em 50% à
média mundial, sendo que todas as águas residuais serão reaproveitadas e
reutilizadas. Na área da mobilidade, Masdar pretende afirmar-se como uma
cidade sem automóveis, privilegiando o transporte público e os veículos
elétricos sem condutor (“Personal Rapid Transit”).
Em Seoul, na Coréia do Sul, o número de sul-coreanos usando smart devices
excedeu 25 milhões (50% da população coreana; 78% de Seoul) em 2012. Seoul está
instalando uma rede Wi-Fi aberta em parques, praças e outros locais públicos (projeto
será completado em 2015). Em março de 2012, Wi-Fi ficou disponível em todos os trens
subterrâneos e o governo de Seoul começou a distribuir smart devices de segunda mão
para famílias com baixo poder aquisitivo. Seoul ainda conta com um projeto em
desenvolvimento de um distrito totalmente planejado. Songdo Internacional Business
District é uma nova Smart City construída do zeroem 1500 hectares de terra ao longo da
orla de Incheon, 65 km a sudoeste de Seul, na Coréia do Sul.
36
Em Amsterdã, diversos projetos estão em implantação, com foco nos pilares de
qualidade de vida, trabalho, mobilidade, serviços públicos e Open Data. Já possui
disponibilidade de dados públicos para otimizar mobilidade e transporte. Inclusive
Amsterdã foi premiada no “Smart City World Congress Award – 2012” com o projeto
"We the data, you the apps”, onde a iniciativa pública disponibiliza os mais diversos
dados coletados da cidade e a iniciativa privada, ou até mesmo as pessoas físicas,
desenvolvem os aplicativos que serão analisados e possivelmente disponibilizados a
população em geral.
3.1.2 – Iniciativas no Brasil
No Brasil, um bom exemplo de projeto relacionado à Smart City em
funcionamento atualmente está no Rio de Janeiro.
O Rio de Janeiro deu início ao seu projeto de se transformar em uma cidade
inteligente com a implantação de seu centro de operações. Inaugurado em
dezembro de 2010, o Centro de Operações Rio (COR) integra 30 órgãos e
agências governamentais que monitoram, 24 horas por dia, o cotidiano da
cidade. Lá estão integradas todas as etapas de um gerenciamento de crise,
desde a antecipação, redução e preparação, até a resposta imediata a
ocorrências que possam prejudicar a vida normal dos cidadãos e empresas,
como chuvas fortes, deslizamentos, condições do mar, condições de tráfego,
continuidade do fornecimento e outros incidentes que impactem a cidade
(WEISS et al, 2013, p. 7).
A participação da população, como já abordado anteriormente, é fundamental para
o alcance verdadeiro dos objetivos das Smart Cities. No Rio de Janeiro, esse fator está
sendo praticado e levado em conta.
Contar com a participação da população é uma das estratégias da cidade para
se tornar cada vez mais inteligente. Recentemente (maio/13), a Prefeitura do
Rio de Janeiro, por meio da Secretaria Especial de Ciência e Tecnologia
(SECT), lançou a terceira edição de um programa envolvendo dois concursos:
“Rio Ideias” e “Rio Apps”. Por meio desses dois concursos a SECT pretende
capturar e implementar ideias inovadoras propostas pela população residente
na cidade e que possam ser traduzidas, posteriormente, em aplicativos para
internet, smartphones, tablets e outras plataformas digitais (WEISS et al, 2013,
p. 8).
A cidade de Porto Alegre
conta com um moderno e eficiente centro de operações, nomeado como Centro
Integrado de Comando (CEIC) inaugurado no final de 2012, subordinado
diretamente ao Gabinete do Prefeito [...] Ao CEIC estão conectadas dezenas
de câmeras de alta capacidade, equipadas com sensores de movimento por
37
infravermelho, sensores de deslocamento e recursos de ampliação de imagens
em 22 vezes, que monitoram 24 horas por dia, praças, monumentos, prédios
públicos e a grande maioria de vias públicas na cidade. O CEIC também está
equipado com sistemas de monitoramento georreferenciados utilizados para o
acompanhamento de posicionamento e deslocamento de viaturas, sensores
pluviométricos e de nível de rios (WEISS et al, 2013, p. 9).
Ainda de acordo com Weiss et al (2013)
Sinais semafóricos inteligentes – Sistema de Controle de Trânsito Adaptativo
em Tempo Real - estão sendo implantados nos principais cruzamentos viários.
Por esse sistema, laços indutivos instalados no chão, captam o fluxo de tráfego
alternando o seu estado de forma automática, acelerando o tempo de circulação
em até 30% e reduzindo a taxa de emissão de gases em até 7%.
Existe ainda um portal para a população requisitar serviços públicos.
Um sistema integrado de gestão de ativos, com funcionalidades de controle de
manutenção, tratamento de alertas emitidos por sensores e registro e
encaminhamento de falhas para resolução pelas diferentes agências de serviços
vinculadas à Prefeitura também está presente na cidade. Esse sistema
contempla também uma interface disponível no portal da cidade, onde os
cidadãos podem, diretamente, registrar suas mais variadas demandas de
atendimento pelas agências: iluminação, vias públicas, conservação de praças
e jardins, segurança e outras inúmeras opções estão disponíveis para os
cidadãos (WEISS et al, 2013, p. 9).
A cidade de Curitiba também está investindo em tecnologias que já fazem parte
da vida da população. De acordo com Weiss et al (2013, p. 10),
A cidade de Curitiba conta com sistema viário e de transporte urbano de grande
eficiência, um centro de monitoramento de segurança pública e um centro de
informações estratégicas, conhecida por sala de situação. A cidade conta
também com extensa rede de fibras óticas que interconectam diferentes
equipamentos públicos, principalmente a rede pública de saúde e sistemas de
monitoramento em tempo real da frota de ônibus. A prefeitura de Curitiba
ainda disponibiliza acesso gratuito à internet em várias chamadas ruas da
Cidadania e acesso sem fio em várias áreas públicas. Ademais, a cidade de
Curitiba se utiliza das tecnologias da informação e da comunicação para
promover maior transparência e eficiência na gestão pública, incrementar as
ações de sustentabilidade e promover a democratização da informação.
3.2 –Smart Living e Trabalhos Relacionados
A proposta prática deste trabalho consiste em uma contribuição no controle das
tecnologias residenciais. De acordo com o que foi abordado no capítulo 1, projetos de
38
automação residencial e demais tecnologias que auxiliam no controle doméstico se
encontram no escopo da categoria Smart Living.
A seguir têm-se projetos que estão em desenvolvimento e visam melhorar a
qualidade de vida através do emprego de tecnologia para auxiliar as pessoas na vida
doméstica.
3.2.1 – Projeto ACCESS
Um projeto chamado ACCESS utiliza tecnologias de automação residencial para
auxiliar pessoas idosas e cuidadores. Iniciado em setembro de 2013 e desenvolvido pelo
grupo CEV – Groupe Chèque Déjeuner, o projeto consiste em uma plataforma de
software que liga os idosos, cuidadores e familiares por um computador, smartphone ou
tablet. O sistema permitirá a gestão de visitas, chamadas e atividades de vida diária. Em
cima disso, ele vai lembrar idosos sobre atividades que devem fazer, como tomar as
pílulas, fazer exercícios, e permitem a troca de mensagens, documentos, e dar acesso a
serviços, como transporte e compras. Além disso, a plataforma estará ligada a sensores e
equipamentos médicos (peso, pressão sanguínea) que alertam os prestadores de cuidados
em caso de problema.
Este sistema irá fornecer uma centralização das informações sobre o usuário e
permitirá o compartilhamento de informações entre as partes interessadas. O projeto será
desenvolvido em três países: França, Itália e Bélgica, cada um de uma maneira específica
de acordo com a demanda e contexto, proporcionando um painel flexível de serviços. 200
anciãos e encarregados de educação serão envolvidos no desenvolvimento e
experimentação da solução.
Os resultados esperados do projeto ACCESS consistem no desenvolvimento e
experimentação de um piloto capaz de suportar o gerenciamento informal e profissional
da casa, especialmente a gestão das atividades da vida diária na residência. Depois de
modelar e validar aspectos técnicos a nível industrial, o piloto está previsto para ser
comercializada em todos os países europeus
39
3.2.2 – Projeto SONOPA
O projeto SONOPA, liderado pela Docobo Limited e iniciado em maio de 2013,
tem como objetivo incentivar atividades através de uma coleta de dados e análise das
medições reais de atividades do usuário. Lembretes e recomendações vêm através de
displays de parede de fácil utilização personalizados colocados na casa do usuário.
SONOPA vai empregar técnicas de análise de dados para derivar um modelo para o bem-
estar do usuário ao longo de quatro dimensões: social, nutrição, hábitos de lazer e
mobilidade. As tecnologias incluem: (i) sistemas de medição que monitoram e registram
as atividades do usuário em casa e com os seus pares, (ii) modelagem de comportamento
e de uso de técnicas de criação de perfil, fornecendo um padrão de atividades do usuário
ao longo do tempo, analisando dados e logs registrados; e (iii) uma interface de usuário
que fornece recomendações personalizadas e lembretes, estimulando atividades para o
usuário.
SONOPA vai empregar um conjunto de TICs disponíveis para desenvolver uma
solução end-to-end para estimular e apoiar as atividades em casa. Os dados coletados
permitirão ao sistema controlar as variações nas atividades diárias ao longo do tempo, a
fim de detectar o momento certo para fornecer uma recomendação. Isto permite o acesso
oportuno aos dados quantitativos do usuário e permite a ativação de recomendações
individuais e sociais. As recomendações oferecidas podem ser na forma de sugerir
atividades individuais em casa, como preparar refeições ou interações sociais com os
familiares.
3.2.3 – Projeto HELICOPTER
O projeto HELICOPTER é liderado pela MeTeDa Srl e começou a ser
desenvolvido em Julho de 2013. Maus hábitos de vida desempenham um papel
importante no desenvolvimento e progressão de doenças relacionadas com a idade:
nutrição, terapias médicas e exercício físico estão entre as chaves para a prevenção e
controle. A verificação periódica de parâmetros de saúde é muitas vezes esquecida,
devido ao tédio, a complexidade ou falta de motivação. HELICOPTER visa inferir
salubridade dos utilizadores finais de uma forma discreta e simples, por meio do
monitoramento de comportamentos da vida diária e suporte ao usuário final e seus
40
cuidadores com feedback, conselhos e motivação. O sistema vai reunir dados
provenientes de um conjunto heterogêneo de sistemas, incluindo sensores médicos e
ambientais, para fornecer uma avaliação qualitativa e quantitativa das atividades
realizadas. Isto faria com que a rotina de monitoramento de saúde menos chata e exigente,
possivelmente levando a reduzir a necessidade de controles frequentes de parâmetros
clínicos e permitir vários serviços, promovendo a sensibilização e motivação do usuário
e fornecendo o cuidador com insights, alarmes e relatórios.
A proposta do HELICOPTER visa explorar as técnicas de vida assistida por
ambientes para fornecer os idosos e seus cuidadores o apoio, motivação e orientação na
busca de um estilo de vida saudável e seguro. A proposta é dirigida a pessoas que não
sofrem de doenças crônicas ou deficiências graves, mas, possivelmente, podem ser
afetadas por problemas metabólicos ou mau funcionamento circulatório (por exemplo,
hipertensão, diabetes leve) ou por déficits cognitivos leves. Uma análise comportamental
é explorada para fazer o monitoramento da saúde mais eficaz e menos invasivo.
Uma rede de sensores heterogênea será projetada e implementada, incluindo
sensores ambientais, clínicos e pessoais. Um quadro global de monitoramento será
desenvolvido, em que todos os dados convergem para uma base de dados comum,
alimentando um mecanismo de análise de dados, capaz de inferir a partir de dados
registrados as atividades atuais e informações comportamentais. O modelo de inferência
envolve o conhecimento médico, bem como técnicas de análise "big data" adequadas. O
ambiente HELICOPTER será implantado e testado em vários locais-piloto, localizadas
na Suécia e na Holanda, por um período de 18 meses.
41
4 – Proposta e Resultados Experimentais
A proposta do presente trabalho consiste em implementar uma simulação de uma
central controladora para automação residencial. O projeto foi baseado no livro “Projetos
com Arduino e Android”, de Simon Monk.
O projeto constitui a unidade central de um sistema de automação residencial que
servirá para controlar e programar remotamente diversos dispositivos eletrônicos que por
ventura venham a ser implantados em uma residência.
O objetivo do trabalho é simular um sistema de automação residencial, com a
possibilidade de centralizar o comando de tomadas, lâmpadas, termostatos ou qualquer
dispositivo domiciliar que possa ser operado e dependa de uma decisão humana. Além
disso, é possível programar o funcionamento automático, propiciando situações de
economia e comodidade.
Buscou-se aplicar os conhecimetos adquiridos através do estudo dos conceitos e
infraestrutura de Smart Cities, aplicando tecnologias relacionadas em uma simulação de
aplicação em menor escala que se enquadra no escopo de Smart Living.
A figura 10 demonstra uma residência com diversos dispositivos que poderiam
usufruir de um controle centralizado, como aparelhos de TV, computadores,
despertadores, dispositivos de segurança, termoestatos, entre outros.
Figura 10 - Residência e dispositivos sem fio
42
Em termos de hardware foi escolhido o Arduino Uno, pela versatilidade e
facilidade de manipulação, além de possuir interfaces de comunicação padrões presentes
em um grande número de dispositivos no mercado. Esta vantagem é decisiva, pois novas
funcionalidades poderão ser adicionadas na casa futuramente, e o fato do Arduino
trabalhar com os padrões de interface de comunicação mais utilizados atualmente
facilitará a integração de novos dispositivos. Porém o Arduino não possui uma interface
simples e fácil de manipular.
Nesse âmbito, o software foi desenvolvido em Java para o sistema operacional
embarcado Android, que servirá de interface gráfica de controle para o projeto. A
principal vantagem é a portabilidade para smartphones e tablets que utilizem o mesmo
sistema. O amplo uso no mercado do Android também é um fator positivo,
proporcionando as mesmas vantagens abordadas no parágrafo anterior.
Na figura 11 têm-se o ambiente computacional utilizado nos experimentos:
Figura 11 - Ambiente computacional dos experimentos
4.1 – Estrutura do Controlador de Automação Residencial
O controlador fica por conta do dispositivo Arduino. Este não possui uma
interface amigável para que o usuário possa controlar as funcionalidades ligadas a central.
43
Assim, o aplicativo desenvolvido para o Android assume esse papel, com uma interface
simples e intuitiva.
O controlador e a interface, que pode ser instalada em um tablete ou smartphone
Android, podem se comunicar através de uma conexão física, Wi-fi ou Bluetooth, graças
a versatilidade proporcionada pelo Arduino. A figura 12 esquematiza essa conexão:
Figura 12 - Arduino e a Interface do Controlador
Existem algumas opções para estabelecer a comunicação Android-Arduino, já que
ambos possuem diferentes interfaces de comunicação compatíveis: acoplar Wi-fi no
Arduino e estabelecer uma conexão por rede; conectar um módulo Bluetooth ao Arduino
e usar essa tecnologia; utilizar a conexão USB. Foi escolhida, por recomendação e
detalhamento de implementação do livro citado como referência, utilizar a saída de áudio
do tablet. Apesar de primitiva, com essa escolha é possível deixar as outras interfaces de
comunicação do tablet livres para interagir com outros dispositivos. Como foge do escopo
do trabalho, não serão detalhadas as partes técnicas do funcionamento da conexão de
áudio e codificação de dados som, e nem da eletrônica envolvida, a qual foi aplicada
seguindo os passos do livro. Foi utilizado um protoboard para realizar as conexões,
evitando a necessidade de soldas e perfurações.
A facilidade e liberdade para controlar os dispositivos conectados ao controlador
deve ser um fator chave. Assim, foi implementado um servidor Web para o dispositivo
Android. O servidor Web atende solicitações HTML enviadas pelo navegador do
dispositivo. Assim, a principal interface com o usuário do aplicativo é o navegador do
próprio tablete/smartphone. A vantagem do servidor Web instalado nesse dispositivo
central é que outros dispositivos da rede local poderão acessar o sistema. Dessa forma,
quando este for conectado ao roteador da residência, suas funcionalidades poderão ser
acessadas do navegador de qualquer dispositivo, inclusive de fora da casa, caso o modem
44
esteja conectado à Internet. Cabe salientar que medidas de segurança devem ser
adicionadas para evitar que intrusos assumam o controle de dispositivos importantes que
possam causar danos aos moradores.
A figura 13 mostra o esquema anterior, com a adição do servidor Web.
Figura 13 - Controlador com servidor Web
O software para o Android consiste basicamente de uma tela principal onde será
possível abrir o browser do dispositivo e visualizar as opções de controle da casa. Quando
dispositivos forem implantados na casa de forma gradativa, é necessário programar sua
comunicação com o Android e Arduino, de modo que seu controle seja possível
chamando a função através dessa tela.
Na figura 14 têm-se um diagrama UML de uso que representa o funcionamento
de forma geral da proposta.
45
Figura 14 - UML de uso geral do sistema
4.2 –Fechadura com RFID
Para simular o controle de um dispositivo real, foi acoplado um transistor de RF
ao controlador Arduino, que transmitirá sinais para liberar a entrada de uma porta
acoplada a uma fechadura com um receptor RFID. A figura 15 mostra a adição dessa
funcionalidade ao sistema.
Figura 15 - Fechadura com RFID
46
Deve-se definir uma senha que deverá ser fornecida para que seja possível operar
a porta. Para os experimentos, foi realizada apenas à simulação desse funcionamento,
utilizando um receptor de RF para receber o sinal enviado pela central, identificando se
este sinal é válido, a senha corresponde e a porta pode ser liberada.
A figura 16 contém um diagrama UML de uso do sistema em comunicação com
a fechadura RFID.
Figura 16 - UML de uso do sistema com a fechadura RFID
4.3 –Resultados Experimentais
Para exemplificar o funcionamento será demonstrado os passos para liberar a
fechadura com RFID.
Acessando através de qualquer navegador têm-se acesso, através do Web Server
implementado no dispositivo Android, à página inicial da central de controle. Então
aciona-se a função porta.
47
Figura 17 - Tela inicial da central de controle residencial
O link leva para a página de controle da porta. Nela, deve ser inserida a senha,
que é pré-definida no dispositivo Android, e então clica-se em “Destrancar”.
Figura 18 - Tela de controle da porta
Nesse estágio, o programa testa se a senha fornecida corresponde a armazenada.
Em caso positivo, é invocada a função que irá acionar o Arduino. O trecho de código a
seguir realiza esse procedimento:
48
if (storedPassword.equals(enteredPassword)) { t.set("STATUS", "<p>PORTA DESTRANCADA</p>");
new Beeper().beep(doorKey);
A função beep(doorKey) irá transmitir ao Arduino o som correspondente para
acionar a função relacionada a porta, contendo a chave para liberá-la. O Arduino, por sua
vez, transmite um sinal RFID contendo a chave. O receptor RFID, que está
constantemente passivo, “ouvindo”, recebe o sinal. Por sua vez, ele testa se a chave é
válida no trecho a seguir:
void checkCode() { if (isValidCode(code)) { unlockDoor();
Caso a chave seja válida, é acionada a função unlockDoor(), para acionar o
mecanismo da fechadura, liberando a entrada. No caso a simulação acaba aqui. Caso a
fechadura fosse efetivamente construída, a função a seguir entraria em funcionamento:
void unlockDoor() { clearLastCode(); flash(GREEN, 1, 200); digitalWrite(doorReleasePin, HIGH); delay(doorOpenTime); digitalWrite(doorReleasePin, LOW); Serial.flush(); }
O objetivo do trecho de código acima é primeiramente limpar o código anterior
da memória, para que a porta não fique constantemente sendo liberada. A seguir têm-se
a função para mostrar ao usuário que a porta foi liberada através de uma luz verde, caso
essa fosse construída de fato. Então o impulso elétrico para liberar a fechadura é invocado,
têm-se um tempo de espera, e então é enviado o sinal para deixa-la trancada novamente
a partir do momento que a porta for fechada.
49
Com os testes e experimentos realizados, foi possível pôr em prática os estudos
realizados acerca da infraestrutura de uma Smart City, utilizando diversos conceitos de
tecnologias abordadas no decorrer do trabalho.
50
5 – Conclusão
O desenvolvimento urbano acelerado demanda uma evolução no modo como as
cidades são gerenciadas atualmente. O crescimento e a concentração populacional exigem
um crescimento proporcional dos serviços prestados à população para a manutenção da
qualidade dos mesmos.
Sendo assim, o investimento em Smart Cities mostra-se não apenas como uma
melhoria adicional ao desenvolvimento tecnológico dos ambientes nas metrópoles atuais,
mas como uma solução necessária que deverá estar presente na maioria dos
planejamentos urbanos futuros.
Para tal, a evolução das TICs é fundamental. Apesar de já termos diversos
exemplos de implantação gerando resultados satisfatórios, a melhoria constante e a busca
pela padronização das ferramentas empregadas na formação da plataforma para as Smart
Cities é que garantirá o sucesso e o alcance dos objetivos dessa tecnologia.
5.1 – Trabalhos Futuros
Para trabalhos futuros é indicadoo desenvolvimento de outros dispositivos que
possibilitem a integração com a central de controle de automação residencial. Também
seria interessante aplicar qualidade de contexto para analisar os dados coletados do
ambiente e tornar os serviços personalizados, dinâmicos e mais eficientes em seu
propósito. A aplicação de orientação ao contexto e qualidade de serviço a projetos de
automação residencial é um diferencial a ser explorado.
A abordagem da ética e privacidade relacionada a alguns serviços das Smart Cities
que coletam e analisam dados dos usuários é uma discussão válida.
Também seria promissor a proposta de um novo modelo de maturação para Smart
Cities, voltado para a realidade das cidades brasileiras.
51
Referências Bibliográficas
II Encontro das Faculdades de Gestão e Negócios, 20, ANO, Uberlândia. SOARES,
David José, Cidades Inteligentes: um novo arranjo para o desenvolvimento, Minas
Gerais, 2012.
ABDALA, Lucas Novelino; SCHREINER, Tatiana; COSTA, Eduardo Moreira da;
SANTOS, Neri. Como as Cidades Inteligentes Contribuem para o Desenvolvimento
de Cidades Sustentáveis? Uma Revisão Sistemática de Literatura. Int. J. Knowl. Eng.
Manag., v.3, n.5, p. 98 – 120, mar / jun 2014.
Ambient Assisted Living. Disponível em: <http://www.aal-europe.eu/>. Acesso em 20
mai. 2014.
BALAKRISHNA, Chitra. Enabling Technologies for Smart City Services and
Applications, University of Glamorgan Cardiff, United Kingdom.
BARBOSA, Gabriel Bernal; URQUIZA, Murilo Ferreira; CÂNDIDO, Matheus Bolela
B.; PUGLIESI, Jaqueline Brigladori. Tecnologia Integrada às Áreas Para o
Desenvolvimento de Cidades Inteligentes. Revista Eletrônica de Sistemas de
Informação e Gestão Tecnológica, v. 3, n. 1, 2013.
BORGES, Hélder Pereira; SOUZA, José Neuman; SCHULZE, Bruno; MURY, Antonio
Roberto. Computação em Nuvem.
CABAÑERO, Miguel Ángel Vergara. Redes de Comunicaciones em Smart Cities.
2013. 105 f. Monografia (Mestrado em Engenharia da Informática) Universidad de
Castilla – La Mancha.
CARAGLIU, A; DEL BO, C. e NIJKAMP, P. "Smart cities in Europe". Serie
Research Memoranda 0048 (VU University Amsterdam, Faculty of Economics,
Business Administration and Econometrics), 2009.
GAMA, Kiev; ALVARO, Alexandre; PEIXOTO, Eduardo. Em Direção a um Modelo
de Maturidade Tecnológica para Cidades Inteligentes. VIII Simpósio Brasileiro de
Sistemas de Informação, 2012.
52
GROSTEIN, Marta Dora. Metrópole e Expansão Urbana: a persistência de processos
insustentáveis. São Pelo em Perspectiva, 2001, p. 13-19.
Índice de Cidades Inteligentes – Portugal. INTELI: Inteligência em Inovação, Centro
de Inovação. 2012.
JIN, Jiong et al., Network Architecture and QoS Issues in the Internet of Things for
a Smart City. (IEEE, 2012).
KHAN, Zaheer; KIANI, Saad Liaquat. A Cloud-based Architecture for Citizen
Services in Smart Cities, University of the West of England Bristol, UK.
(ACM/IEEE, 2012).
LEMOS, André. Cidades Inteligentes. GEXECUTIVO, v 12, n 2 , p. 46- 49,
julho/dezembro, 2013.
LEMOS, André; PASTOR, Leornardo. Internet das Coisas, Automotismo e
Fotografia. Uma análise pela teoria ator-rede. 2014.
LODDER, Celsius A. O Processo de Crescimento Urbano no Brasil – Pesquisa Plan.
Economico. Rio de Janeiro, 1977, p. 459 – 476.
MONK, Simon; Projetos com Arduino e Android. 2014.
NESELLO, Priscila; FACHINELLI, Ana Cristina. Big Data: O Novo Desafio para
Gestão. Revista Inteligência Competitiva, v. 4, n. 1, p. 18-38, jan/mar 2014.
OJIMA, Ricardo; HOGAN, Daniel Joseph. Crescimento Urbano e Peri-Urbanização:
Redistribuição Espacial da População em Novas Fronteiras da Mudança Ambiental.
Encontro Nacional da Anppas, Brasília, 2008.
OLIVEIRA, Etienne César Ribeiro. Avaliação de Protocolos para Redes de Sensores
e Redes ED HOC Aplicados à TV Digital Interativa e Cidades Digitais. 2006. 180 f.
Monografia (Mestrado em Ciência da Computação) Universidade Federal Fluminense,
Niteroi – Rio de Janeiro.
53
RUSCHEL, Henrique; ZANOTTO, Mariana Susan; MOTA, Wélton, Costa.
Computação em Nuvem. 2010.
SELEDA, Catarina; SILVA Carla. As Cidades Inteligentes na Agenda Europeia:
Oportunidades para Portugal.
SILVA, Flávio; ROCHA, Rogério. Internet das Coisas: A Internet e sua Evolução
Rumo a Ubiquidade.
Smarts Cities. Disponível em:
<http://www.hitachi.com/products/smartcity/index.html>. Acesso em 13 fev. 2014.
Smarts Cities. Disponível em: <http://www.libelium.com/smart_cities/>. Acesso em
14 abr. 2014.
SOUSA, Flávio R. C.; MOREIRA, Leonardo O.; MACHADO, Javam C. Computação
em Nuvem: Conceitos, Tecnologias, Aplicações e Desafios.
TAURION, Cezar. Big data. Rio de Janeiro: Brasport, 2013.
United Nations. Disponível em:
<http://www.un.org/en/development/desa/population/theme/urbanization/>. Acesso em
25 mar. 2014.>
WEISS, Marcos Cesar; BERNARDES, Roberto Carlos; CONSONI, Flavia Luciane.
Cidades Inteligentes: casos e perspectivas para as cidades brasileiras. 2012.
54
Anexos
Anexo I: Artigo
Um Estudo Abordando Infraestrutura e Serviços em Smarts Cities
Vitor Luís Pereira¹, Mário A. R. Dantas¹
¹Departamento de Informática e Estatística – Universidade Federal de Santa
Catarina (UFSC)
Florianópolis – SC – Brasil
{vitorlp, mario}@inf.ufsc.br
Resumo: O crescimento populacional acelerado e a concentração urbana exigem medidas
para a manutenção da qualidade dos serviços prestados aos cidadãos. Nesse contexto,
nesse TCC foi realizado um estudo acerca da infraestrutura e os serviços que envolvem
Smart Cities. Desta forma, no presente trabalho de pesquisa é realizado um estudo de caso
particular comumente encontrado em cidades que possuem um planejamento e
implantações já em andamento do paradigma de Smart City. Visando ilustrar um cenário
mais global são apresentados trabalhos relacionados com soluções em Smart Living.
Visando prover uma ideia experimental foi desenvolvido um projeto com a tecnologia
Android-Arduino visando aplicar os conceitos estudados e aplicá-los em um estudo de
caso de automação residencial.
Palavras-chave: Smart Cities; Infraestrutura; Smart Living; Automação Residencial.
Abstract: The fast population growth and urban concentration require measures to
maintain the quality of services provided to citizens. In this context, this work realizes a
study in the infrastructure and services involving Smart Cities. Thus, the present
research one particular case study commonly found in cities that have a planning and
deployments already underway paradigm of Smart City is performed. Aiming to
illustrate a more global scenario, related solutions in Smart Living works are presented.
Aiming to provide an experimental idea to a project with Arduino-Android targeting
technology apply the concepts learned and apply them in a case study was developed for
55
home automation.
Keywords: Smart Cities; infrastructure; Smart Living; Home Automation.
Introdução
A sociedade contemporânea sofre com a expansão acelerada dos grandes centros,
fato que ocorre devido à premissa de que tais centros podem oferecer oportunidades para
a redução dos problemas enfrentados pela população migratória em suas antigas cidades.
A consequencia se dá na concentração urbana vivenciada pelas metrópoles.
A conglomeração nas áreas metropolitanas acaba dificultando o progresso
proporcional dos serviços públicos, ao mesmo tempo que a população pressiona o bom
funcionamento destes. Aliada à falta de planejamento e administração sócio-política,
nota-se um déficit no desenvolvimento dos meios de transporte, comunicação, saúde e
demais serviços públicos.
De acordo com Lemos (2013, p. 47), neste cenário surgem “[...] projetos que
visam tornar a economia, a mobilidade urbana, o meio ambiente, os cidadãos e o governo
mais inteligentes”. A aplicação das inovações tecnológicas na melhoria destes serviços
e na qualidade de vida urbana integra o conceito de Smart City.
Definição
De acordo com Strapazzon (2010 apud SOARES, 2012, p. 9) as cidades
inteligentes são “uma convergência entre os aspectos tecnológicos, humanos e
econômicos”. O termo inteligente “refere-se a processos informatizados sensíveis ao
contexto, lidando com um gigantesco volume de dados (Big Data), redes em nuvens e
comunicação autônoma entre diversos objetos” (LEMOS, 2013 p. 47).
Os projetos de Smart Cities visam contornar os problemas urbanos e melhorar a
qualidade de vida. De acordo com Van Landegem (2012) as inovações em Smart Cities
podem ser categorizadas da seguinte maneira: 1) Smart Governance; 2) Smart People; 3)
Smart Enviroment; 4) Smtart Mobility; 5) Smart Economy e 6) Smart Living.
Strapazzon (2010 apud SOARES, 2012, p. 10) “afirma que a adição de
inteligência em cada subsistema de uma cidade – transporte, energia, educação, saúde,
56
água, segurança pública, entre outros – tem sua relevância assegurada, mas eles pó si só
não são capazes de construir cidades inteligentes”. O envolvimento das pessoas é
fundamental tal qual a clareza dos objetivos referentes à Smart City.
De acordo com Lemos (2013, p. 47) “As cidades inteligentes podem ajudar tanto
o poder público a reconhecer problemas em tempo real quanto o cidadão a produzir
informação, auxiliando a mapear, discutir e enfrentar essas dificuldades”. As cidades
inteligentes estão relacionadas a melhorias no desenvolvimento de, entre outras áreas, os
serviços urbanos, o transporte, comunicação, água, as empresas e a energia.
Infraestrutura
Além do envolvimento da população e de empresas e clareza nos objetivos, para
que uma Smart City seja bem sucedida é necessário o investimento na tecnologia que dará
suporte à essa e possibilitará seu correto funcionamento.
De acordo com o Copenhagen Cleantech Cluster (2012 apud INTELI, 2012, p.
10-11) existe “a necessidade de articulação entre a infraestrutura física (como edifícios,
estradas, redes de energias), a infraestrutura digital (fibra óptica, cloud computing,
sensores, smartphones, etc) e a infraestrutura de comunicação (como tecnologia open
source, open interfaces, linguagem de programação standard) das cidades”.
O correto funcionamento dos mais diversos serviços que atuam como base para a
Smart City depende de uma plataforma de rede convergente e bem controlada. A estrutura
lógica para uma Smart City tem como base o gerenciamento de dados e capacidade de
tomada de decisão autônoma. É ligada a sensores em grande escala através de uma rede
ubíqua de alta velocidade. Em cima desta infraestrutura funcionam os serviços e
aplicações das diversas áreas pertencentes as Smart Cities.
Outro aspecto a ser considerado é a eficiência energética. A rede e a infraestrutura
de uma Smart City devem almejar baixo custo operacional e um mínimo consumo
energético. Dessa forma, espera-se atingir um equilíbrio entre a experiência dos cidadãos
e o desenvolvimento sustentável.
De acordo com Gama et al (2012, p. 150) “diversas TIC’s podem ser utilizadas
[...]; sensores diversos; sistemas de informação; computação em nuvem [...]; mobilidade
com aplicações para smartphones e tablets; business intelligence [...], tornando possível
a coleta, processamento, distribuição e análise que facilitem a tomada de decisão
57
estratégica governamental ou da população”.
Big Data e Open Data
O contexto de Smart City trata de vários serviços distintos que convergem e
comunicam-se, dessa forma espera-se um grande volume de dados, que possam ser
trocados com velocidade e eficiência. Nesse contexto destaca-se a tecnologia fornecida
pelo Big Data.
Big Data pode ser caracterizado como “o conjunto de dados cujo tamanho vai
além da capacidade de capturar, armazenar, gerenciar e analisar ferramentas de sotware
de banco de dados típicos” (Manyaka et al, 2011 apud NESELLO, FACHINELLI, 2014,
p.20). De acordo com Sathi (2012 apud NESELLO e FACHINELLI (2014, p. 20)
“Existem duas fontes comuns de dados agrupados sob a bandeira do Big Data. A primeira
são os dados internos [...] da organização. A segunda são os dados de fora da
organização”.
Relacionando ao contexto da Smart City, os dados internos podem ser dos serviços
fornecidos por empresas privadas, organizações públicas, ou ainda iniciativas público-
privadas. Já os externos podem ser os provenientes do feedback dos usuários, assim como
das informações coletadas de sensores, satélites e outras fontes que monitoram a situação
da cidade e seus indivíduos.
O Open Data diz respeito aos meios de compartilhamento de dados públicos em
diversos formatos para os cidadãos e empresas privadas. Esta prática também faz parte
da iniciativa de transparência dos governos contemporâneos, os quais visam a prestação
de contas à comunidade.
Em termos de Smart City, Open Data contribui de modo que a iniciativa pública
disponibiliza os dados relativos à cidade e a iniciativa privada desenvolve os aplicativos
que irão auxiliar os cidadãos.
Computação em Nuvem
Os serviços na Smart Cities devem estar disponíveis de maneira fácil e rápida. A
Computação em Nuvem mostra-se como um meio essencial para alcançar esse objetivo.
58
De acordo com Ruschel et al (2012, p.1) a computação em nuvem é “a ideia de
utilizarmos, em qualquer lugar e independente de plataforma, os mais variados tipos de
aplicações através da internet com a mesma facilidade de tê-las instaladas em nossos
próprios computadores”. Os benefícios de ser multi-plataforma e dispensar grande poder
de processamento local são fatores chave para a que a utilização de serviços na nuvem
seja uma alternativa onipresente nos projetos de Smart Cities.
Além de ter os benefícios de multi-plataforma, a Computação em Nuvem
acompanha as velocidades das mudanças e das manutenções do serviço em Smart City,
também facilita o acesso dos usuários e sistemas aos dados gerenciados pelas tecnologias
do Big Data.
Redes e Sensores
Para que a infraestrutura de um ambiente tecnológico funcione adequadamente é
essencial que a comunicação entre as partes seja eficiente. Sendo assim, em Smart City,
o sucesso dos serviços prestados será proporcional à qualidade das redes que permeiam a
cidade. Os dados coletados pelos sensores são transmitidos por Wi-Fi, 3G ou WiMax.
Após a coleta, tais dados são armazenados e então analisados.
Internet Of Things
Vermesan e Friess (2011 apud SILVA, ROCHA, p.7) definem a “IoT como uma
infraestrura global de redes que abrange padrões e protocolos de comunicação entre
objetos físicos e virtuais que interagem com o mundo através de interfaces inteligentes”.
Portanto, a Internet of Things é o conceito chave que envolve a concepção de Smart Cities
e automação residencial, objetivo da proposta prática do presente trabalho.
Além da tecnologia e comunicação aplicada nos mais diversos objetos, espera-se
alcançar um nível de inteligência tecnológica onde “é esperado que as ‘coisas’ se tornem
participantes ativas dos negócios e dos processos informacionais e sociais [...], enquanto
reagem de forma autônoma aos eventos do ‘mundo físico/real”. (“Cluster of European
Research Projects on the Internet of Things”, 2009, p.6 apud LEMOS, PASTOR, 2014,
p. 13). Desta forma, uma aplicação de automação residencial poderá proporcionar m nível
de simplicidade, segurança e conforto genuínos.
59
Planejamento
O sucesso do funcionamento dos serviços relacionados às Smart City é
diretamente proporcional ao bom planejamento e execução de sua implantação. De
acordo com Gama et al (2012, p. 153) “O processo de implantação para alcançar o nível
de eficiência ideal de uma cidade inteligente deve ser gradativo”.
Maturação
Gama et al (2012) propõe um modelo de maturação composto por cinco estágios:
1) Caótico: seria antes do início do processo de implantação de uma Smart City, a cidade
se encontra sem tecnologias capazes de gerenciar a cidade; 2) Inicial: fase de
planejamento e modelagem de sistemas de informação que irão auxiliar na cidade, e
identificar os sistemas já existentes que podem ser integrados à solução da cidade
inteligente; 3) Gerenciado: dados coletados serão processados, armazenados e analisados;
4) Integrado: os dados analisados na fase anterior serão utilizados na prática e 5)
Otimizado: a cidade tornou-se uma cidade eficiente, busca pela inovação e soluções de
TICs, obtem apoio à tomada de decisões utilizando os dados obtidos dos diversos
domínios da cidade.
Para que seja realmente eficiente a população deve ser colaboradora no
fornecimento de informações dos diversos domínios além de avaliar as informações
disponibilizadas pelos meios de comunicação. De acordo com Gama et al (2012) “é
importante que a cidade tenha conhecimento de todos os domínios e respectivos critérios
visando planejar a inserção de TICs da melhor forma possível”. Assim, cidades terão
prioridades diferentes de acordo com suas características, e o planejamento e
desenvolvimento dos projetos deverá corresponder a essas condições.
Projetos Atuais de Smarts Cities
Segundo Hollans (2008 pud SELADA, SLIVA, p.4) as iniciativas de Smart City
podem ser caracterizadas por quatro tendências: a “utilização intensiva de tecnologias de
informação e comunicação; ênfase no desenvolvimento urbano moldado pelas grandes
empresas multinacionais; foco nas indústrias de elevada intensidade tecnológica; e
preocupação com a eficiência energética”.
60
De acordo com Lee & Hancock (2012 apud SELADA, SILVA, p. 4) existem 143
projetos de Smart Cities a nível mundial. Na Ásia e Médio Oriente prevalecem iniciativas
associadas à construção de cidades a partir do zero, como são os casos de Masdar, nos
Emirados Árabes Unidos e de Songdo, na Coreia do Sul. Na Europa e na América do
Norte destacam-se projetos de renovação urbana inteligente, com destaque para
“Amsterdam Smart City” na Holanda e “SmartSantander” na Espanha.
Em Portugal o foco são as áreas de mobilidade e eficiência energética, sendo suas
principais cidades são: Coimbra, a qual está focando em energia, mobilidade, saúde,
turismo e no próprio governo; Porto é um projeto de living lab, foca em segurança,
mobilidade, e qualidade de vida e Faro que está focando seus investimentos na economia
do mar.
Em Greenwich, Londres, as iniciativas esperam recuperar espaços urbanos com
iniciativas baseadas na tecnologia. Málaga foca suas iniciativas para a sustentabilidade,
priorizando a eficiência energética, redução de CO2 e as energias renováveis. Barcelona
tenta desenvolver um modelo de referência de plataforma de gestão de redes e dados
sensoriais para Smart City e a padronização da iniciativa pública junto com uma melhor
gestão da população.
Um living lab, em Santander, busca por novas tecnologias e aplicações para
melhorar a qualidade e a gestão de serviços prestados pelos cidadãos. Amsterdã busca por
uma melhoria na qualidade de vida, no trabalho, mobilidade, nos serviços públicos e em
Open Data. Outras iniciativas começadas do zero são Songdo Internacional Business
District e Masdar City.
No Brasil três cidades podem ser consideradas no âmbito de Smart Cities, Rio de
Janeiro, Porto Alegre e Curitiba. No Rio de Janeiro foi criado o Centro de Operações,
priorizando a segurança, e concursos tais quais o Rio Ideias e o Rio Apps, utilizando os
princípios de Open Data. Em Porto Alegre há o Centro de Comando, sinais semáforos
inteligentes e um portal para requisição de serviços públicos. No Paraná, em Curitiba,
existe um sistema viário e de transporte eficiente, há o centro de monitoramento de
segurança pública, e a sala de situação, um centro de informações estratégicas.
61
Smart Living e Trabalhos Relacionados
Um dos projetos relacionados ao projeto do trabalho é o Projeto ACCESS, o qual
utiliza tecnologias de automação residencial para auxiliar pessoas idosas e cuidadores.
Ele possui uma plataforma de software que liga os idosos, cuidadores e familiares por um
computador, smartphone ou tablets. Fornece uma centralização das informações sobre o
usuário e permite o compartilhamento de informações entre as partes interessadas. Os
resultados esperados consistem no desenvolvimento e na experimentação de um piloto
capaz de suportar o gerenciamento informal e profissional da casa.
Um outro projeto é o SONOPA, o qual tem como objetivo incentivar atividades
através de uma coleta de dados e análise das medições reais de atividades do usuário.
Entre as tecnologias utilizadas pelo SONOPA, estão sistemas de medição, modelage, de
comportamento e de uso de técnicas de criação de perfil, além de uma interface de
usuário. O projeto SONOPA pretende empregar um conjunto de TICs disponíveis para
desenvolver uma solução end-to-end para estimular e apoiar as atividades em casa.
Um outro trabalho relacionado à Smart Living, é o HELICOPTER, o qual visa
inferir salubridade dos utilizadores finais de forma discreta e simples, por meio de
monitoramento de comportamentos da vida diária e suporte ao usuário final e seus
cuidadores. É composto por uma rede de sensores heterogênea que será projetada e
implementada, incluindo sensores ambientes, clínicos e pessoais. Dessa forma, um
quadro global de monitoramento será desenvolvido. Esse modelo de inferência envolve
o conhecimento médico e técnicas de análise big data adequadas.
Proposta e Resultados Experimentais
A proposta do trabalho consiste em implementar uma simulação de uma central
controladora para automação residencial. Este foi baseado no livro de Simon Monk,
“Projetos com Arduino e Android”. O projeto constitui a unidade central de um sistema
de automação residencial que servirá para controlar e programar remotamente diversos
dispositivos eletrônicos que por ventura venham a ser implantados em uma residência.
Buscou-se aplicar os conhecimetos adquiridos através do estudo dos conceitos e
infraestrutura de Smart Cities, aplicando tecnologias relacionadas em uma simulação de
aplicação em menor escala que se enquadra no escopo de Smart Living.
62
Em termos de hardware foi escolhido o Arduino Uno, pela versatilidade e
facilidade de manipulação, além de possuir interfaces de comunicação padrões presentes
em um grande número de dispositivos no mercado. O software foi desenvolvido em Java
para o sistema operacional embarcado Android, que servirá de interface gráfica de
controle para o projeto. A principal vantagem é a portabilidade para smartphones e tablets
que utilizem o mesmo sistema.
O controlador e a interface, que pode ser instalada em um tablete ou smartphone
Android, podem se comunicar através de uma conexão física, Wi-fi ou Bluetooth, graças
a versatilidade proporcionada pelo Arduino. A facilidade e liberdade para controlar os
dispositivos conectados ao controlador deve ser um fator chave. Assim, foi implementado
um servidor Web para o dispositivo Android. O servidor Web atende solicitações HTML
enviadas pelo navegador do dispositivo. Assim, a principal interface com o usuário do
aplicativo é o navegador do próprio tablete/smartphone.
Na figura a seguir têm-se um diagrama UML de uso que representa o
funcionamento de forma geral da proposta.
Para simular o controle de um dispositivo real, foi acoplado um transistor de RF
ao controlador Arduino, que transmitirá sinais para liberar a entrada de uma porta
acoplada a uma fechadura com um receptor RFID. Deve-se definir uma senha que deverá
ser fornecida para que seja possível operar a porta. Para os experimentos, foi realizada
apenas à simulação desse funcionamento, utilizando um receptor de RF para receber o
sinal enviado pela central, identificando se este sinal é válido, a senha corresponde e a
porta pode ser liberada.
63
O programa testa se a senha fornecida corresponde a armazenada. Em caso
positivo, é invocada a função que irá acionar o Arduino. A função beep(doorKey) irá
transmitir ao Arduino o som correspondente para acionar a função relacionada a porta,
contendo a chave para liberá-la. O Arduino, por sua vez, transmite um sinal RFID
contendo a chave. O receptor RFID, que está constantemente passivo, “ouvindo”, recebe
o sinal. Por sua vez, ele testa se a chave é válida. Caso a chave seja válida, é acionada a
função unlockDoor(), para acionar o mecanismo da fechadura, liberando a entrada.
Conclusão e Trabalhos Futuros
O crescimento e a concentração populacional exigem um crescimento
proporcional dos serviços prestados à população. Nesse contexto o investimento em
Smart City mostra-se como uma melhoria ao desenvolvimento tecnológico e uma solução
necessária. Junto com esse investimento a evolução das TICs é fundamental. A melhoria
constante e a busca pela padronização das ferramentas empregadas nas Smart Cities é o
que garantirá o sucesso e o alcance dos objetivos dessa tecnologia.
Propõe-se, como trabalhos futuros, o desenvolvimento de dispositivos que
possibilitem a integração com a central de controle de automação residencial. Pode-se
pensar em tornar os serviços personalizados, mais dinâmicos e eficientes. A aplicação de
orientação ao contexto e qualidade de serviço. É importante pensar na abordagem
relacionada à ética e privacidade em alguns serviços das Smart Cities. E propõe-se um
novo modelo de maturação para Smart City.
Referências Bibliográficas
II Encontro das Faculdades de Gestão e Negócios, 20, ANO, Uberlândia. SOARES,
David José, Cidades Inteligentes: um novo arranjo para o desenvolvimento, Minas
Gerais, 2012.
GAMA, Kiev; ALVARO, Alexandre; PEIXOTO, Eduardo. Em Direção a um Modelo
de Maturidade Tecnológica para Cidades Inteligentes. VIII Simpósio Brasileiro de
Sistemas de Informação, 2012.
64
Índice de Cidades Inteligentes – Portugal. INTELI: Inteligência em Inovação, Centro
de Inovação. 2012.
LEMOS, André. Cidades Inteligentes. GEXECUTIVO, v 12, n 2 , p. 46- 49,
julho/dezembro, 2013.
LEMOS, André; PASTOR, Leornardo. Internet das Coisas, Automotismo e
Fotografia. Uma análise pela teoria ator-rede. 2014.
NESELLO, Priscila; FACHINELLI, Ana Cristina. Big Data: O Novo Desafio para
Gestão. Revista Inteligência Competitiva, v. 4, n. 1, p. 18-38, jan/mar 2014.
RUSCHEL, Henrique; ZANOTTO, Mariana Susan; MOTA, Wélton, Costa.
Computação em Nuvem. 2010.
SELEDA, Catarina; SILVA Carla. As Cidades Inteligentes na Agenda Europeia:
Oportunidades para Portugal.
SILVA, Flávio; ROCHA, Rogério. Internet das Coisas: A Internet e sua Evolução
Rumo a Ubiquidade.
MONK, Simon; Projetos com Arduino e Android. 2014.
65
Anexo II: Código da Proposta
HomeActivity:
import java.net.InetAddress; import java.net.NetworkInterface; import java.net.SocketException; import java.util.Enumeration; import android.app.Activity; import android.content.Intent; import android.net.Uri; import android.os.Bundle; import android.util.Log; import android.view.View; import android.view.View.OnClickListener; import android.widget.Button; import android.widget.TextView; public class HomeActivity extends Activity { public DigitalOutputs outputs; public String URL = "not connected"; private WebServer mWebserver = null; private TextView mStatusView; @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.main); URL = startWebServer(); TimerMonitor tm = new TimerMonitor(HomeActivity.this); tm.start(); HeatingMonitor hm = new HeatingMonitor(HomeActivity.this); hm.start(); Button button = (Button)findViewById(R.id.openButton); button.setOnClickListener( new OnClickListener() { public void onClick(View v) { Intent myIntent = new Intent(Intent.ACTION_VIEW); myIntent.setData(Uri.parse(URL + "home?")); startActivity(myIntent); } });
66
button = (Button)findViewById(R.id.prefsButton); button.setOnClickListener( new OnClickListener() { public void onClick(View v) { Intent i = new Intent(HomeActivity.this, PrefsActivity.class); startActivity(i); } }); button = (Button)findViewById(R.id.restartButton); button.setOnClickListener( new OnClickListener() { public void onClick(View v) { mWebserver.destroy(); } }); } private String startWebServer() { mStatusView = (TextView)findViewById(R.id.statusview); URL = "http://" + getLocalIpAddress() + ":8080/"; outputs = new DigitalOutputs(HomeActivity.this); mWebserver = new WebServer(HomeActivity.this); mWebserver.start(); return URL; } public void setStatus(String status) { mStatusView.setText(status); } public String getLocalIpAddress() { try { for (Enumeration<NetworkInterface> en = NetworkInterface.getNetworkInterfaces(); en.hasMoreElements();) { NetworkInterface intf = en.nextElement(); for (Enumeration<InetAddress> enumIpAddr = intf.getInetAddresses(); enumIpAddr.hasMoreElements();) { InetAddress inetAddress = enumIpAddr.nextElement(); if (!inetAddress.isLoopbackAddress()) { return inetAddress.getHostAddress().toString(); } } } } catch (SocketException ex)
67
{ Log.e("SRM", ex.toString()); } return null; }
}
WebServer:
import java.io.BufferedReader; import java.io.DataOutputStream; import java.io.InputStreamReader; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket; import java.util.HashMap; class WebServer extends Thread { final int PORT = 8080; private HomeActivity mActivity; public WebServer(HomeActivity activity) { super(); mActivity = activity; } public void run() { ResponseHelper helper = new ResponseHelper(mActivity); try { ServerSocket serversocket = new ServerSocket(PORT); setStatus("Started, Connect to: " + mActivity.URL + "home?"); while (true) { Socket connectionsocket = serversocket.accept(); BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(connectionsocket.getInputStream()), 8192); DataOutputStream output = new DataOutputStream(connectionsocket.getOutputStream()); handleRequest(input, output, helper); } } catch (Throwable e) { setStatus(e.getMessage()); }
68
} private void setStatus(final String message) { mActivity.runOnUiThread(new Runnable() { public void run() { mActivity.setStatus(message); } }); } private void handleRequest(BufferedReader input, DataOutputStream output, ResponseHelper helper) throws Exception { // todo - make bullet proof !!!!!! String request = input.readLine(); // GET /page?arg1=fred&arg2=smith HTTP/1.1 int indexOfSlash = request.indexOf('/'); int indexOfQ = request.indexOf('?'); String page = null; String paramsString = null; String response = ""; if (indexOfSlash < 0 || indexOfQ <= indexOfSlash) { response = generateError("No page specified"); } else { int indexOfSpace = request.indexOf("HTTP")-1; if (indexOfSpace >= indexOfQ) { page = request.substring(indexOfSlash+1, indexOfQ); paramsString = request.substring(indexOfQ+1, indexOfSpace); response = helper.generateResponse(page, mActivity.URL, parseParams(paramsString)); } } output.writeBytes(constructHttpHeader()); output.writeBytes(response); output.close(); } private String constructHttpHeader() { String s = "HTTP/1.0 "; s = s + "200 OK"; s = s + "\r\n"; s = s + "Connection: close\r\n"; s = s + "Server: Home Automation v0\r\n"; s = s + "Content-Type: text/html\r\n"; s = s + "\r\n"; return s; }
69
private HashMap<String, String> parseParams(String paramsString) { HashMap<String, String> map = new HashMap<String, String>(); if (paramsString == null) { return map; } final int READING_NAME = 0; final int READING_VALUE = 1; String name = ""; String value = ""; int state = READING_NAME; int i = 0; char ch; int n = paramsString.length(); while (i < n) { ch = paramsString.charAt(i); i++; if (state == READING_NAME) { if (ch == '=') { state = READING_VALUE; } else { name = name + ch; } continue; } if (state == READING_VALUE) { if (ch == '&' || i == n) { if (i == n) { value = value + ch; } map.put(name, value); name = ""; value = ""; state = READING_NAME; } else { value = value + ch; } } } return map; } private String generateError(String message) {
70
String s = "<html><body>"; s = s + "<H1>Error</H1>"; s = s + "<p>" + message + "</p>"; s = s +"</body></html>"; return s; } }
Template:
import java.io.ByteArrayOutputStream; import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import android.app.Activity; public class Template { private Activity mActivity; private String mValue; public Template(String resourceName, Activity activity) { mActivity = activity; mValue = readTemplate(resourceName); } public void set(String key, String value) { mValue = mValue.replaceAll("::" + key + "::", value); } public String toString() { return mValue; } private String readTemplate(String resourceName) { InputStream inputStream = null; try { inputStream = mActivity.getAssets().open("templates/"+ resourceName + ".html"); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); return "Template not found: " + resourceName; } return readTextFile(inputStream); }
71
private String readTextFile(InputStream inputStream) { ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream(); byte buf[] = new byte[1024]; int len; try { while ((len = inputStream.read(buf)) != -1) { outputStream.write(buf, 0, len); } outputStream.close(); inputStream.close(); } catch (IOException e) { } return outputStream.toString(); } }
Beeper:
import android.media.AudioFormat; import android.media.AudioManager; import android.media.AudioTrack; public class Beeper { private final static int SAMPLE_RATE = 16000; private final static int ONE_DURATION = 32; private final static int ZERO_DURATION = 8; private final static int BIT_DURATION = 64; private final static int DURATION = BIT_DURATION * 32; private final static float f = 1000.0f; private short[] buffer = null; public synchronized void beep(int word) { AudioTrack at; int bufsizbytes = DURATION * SAMPLE_RATE / 1000; int bufsizsamps = bufsizbytes / 2; buffer = new short[bufsizsamps]; fillbuf(word, bufsizsamps); try { at = new AudioTrack(AudioManager.STREAM_MUSIC, SAMPLE_RATE, AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, bufsizbytes, AudioTrack.MODE_STATIC); at.setStereoVolume(1.0f, 1.0f); at.write(buffer, 0, bufsizsamps);
72
at.play(); Thread.sleep(2000); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } void fillbuf(int word, int bufsizsamps) { double omega, t; double dt = 1.0 / SAMPLE_RATE; t = 0.0; omega = (float) (2.0 * Math.PI * f); for (int i = 0; i < bufsizsamps; i++) { if (toneRequired(t, word)) { buffer[i] = (short) (32000.0 * Math.sin(omega * t)); } else { buffer[i] = 0; } t += dt; } } boolean toneRequired(double t, long word) { int ms = (int) (t * 1000); int bitIndex = ms / BIT_DURATION; int bit = (int) ((word >> (15 - bitIndex)) & 1); int msWithinBit = ms - (bitIndex * BIT_DURATION); if (bit == 1 && msWithinBit < ONE_DURATION) { return true; } if (bit == 0 && msWithinBit < ZERO_DURATION) { return true; } return false; } }
PrefsActivity:
import android.app.Activity; import android.app.AlertDialog; import android.content.DialogInterface; import android.content.SharedPreferences;
73
import android.os.Bundle; import android.view.View; import android.view.View.OnClickListener; import android.widget.Button; import android.widget.CheckBox; import android.widget.EditText; public class PrefsActivity extends Activity { public static final String PREFS_NAME = "HomeAutomationPrefsFile"; @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.prefs); SharedPreferences settings = getSharedPreferences(PREFS_NAME, 0); String powerName1 = settings.getString("POWERNAME1", "Outlet 1"); final EditText powerNameField1 = (EditText)findViewById(R.id.powername1); powerNameField1.setText(powerName1); String powerName2 = settings.getString("POWERNAME2", "Outlet 2"); final EditText powerNameField2 = (EditText)findViewById(R.id.powername2); powerNameField2.setText(powerName2); String powerName3 = settings.getString("POWERNAME3", "Lights 1"); final EditText powerNameField3 = (EditText)findViewById(R.id.powername3); powerNameField3.setText(powerName3); String powerName4 = settings.getString("POWERNAME4", "Lights 2"); final EditText powerNameField4 = (EditText)findViewById(R.id.powername4); powerNameField4.setText(powerName4); String password = settings.getString("PASSWORD", "password"); final EditText passwordField = (EditText)findViewById(R.id.password); passwordField.setText(password); String doorkey = settings.getString("DOORKEY", "A045"); final EditText doorkeyField = (EditText)findViewById(R.id.doorkey); doorkeyField.setText(doorkey); String units = settings.getString("UNITS", "F"); final CheckBox cb = (CheckBox)findViewById(R.id.degC); if (units.equals("C")) { cb.setChecked(true); } else {
74
cb.setChecked(false); } Button button = (Button)findViewById(R.id.saveButton); button.setOnClickListener( new OnClickListener() { public void onClick(View v) { SharedPreferences settings = getSharedPreferences(PREFS_NAME, 0); SharedPreferences.Editor editor = settings.edit(); editor.putString("POWERNAME1", powerNameField1.getText().toString()); editor.putString("POWERNAME2", powerNameField2.getText().toString()); editor.putString("POWERNAME3", powerNameField3.getText().toString()); editor.putString("POWERNAME4", powerNameField4.getText().toString()); editor.putString("PASSWORD", passwordField.getText().toString()); String key = doorkeyField.getText().toString(); if (validateDoorKey(key)) { editor.putString("DOORKEY", key); } if (cb.isChecked()) { editor.putString("UNITS", "C"); } else { editor.putString("UNITS", "F"); } editor.commit(); } private boolean validateDoorKey(String key) { if (key.length() != 4) { alert("Door key must be 4 digit hex"); return false; } try { Integer.parseInt(key, 16); } catch (NumberFormatException e) { alert("Door key must be 4 digit hex"); return false; }
75
return true; } public void alert(String message) { AlertDialog alertDialog = new AlertDialog.Builder(PrefsActivity.this).create(); alertDialog.setTitle("Alert"); alertDialog.setMessage(message); alertDialog.setButton("OK", new DialogInterface.OnClickListener() { public void onClick(DialogInterface dialog, int which) { return; } }); alertDialog.show(); } }); } }
Home.html:
<h1>Home - Central de Controle </h1> <table cellPadding="20"> <tr> <td class="cellButtonHome" onClick="javascript:goto('door?')"><u><i>Porta</i></u></td> <td class="cellButtonHome" onClick="javascript:goto('bedtime?')">Dispositivo 2</td> </tr> <tr> <td class="cellButtonHome" onClick="javascript:goto('timers?')">Dispositivo 3</td> <td class="cellButtonHome" onClick="javascript:goto('power?')">Dispositivo 4</td> </tr> <tr> <td class="cellButtonHome" onClick="javascript:goto('heatingD?')">Dispositivo 5</td> <td class="cellButtonHome" onClick="javascript:goto('heatingW?')">Dispositivo 6</td> </tr> </table> Door.html: <h1>Controle da Porta</h1> <script> function submitWithAction(action) { document.forms[0].action.value = action; document.forms[0].submit(); } </script>
76
<form action="door" method="GET"/> <input type="hidden" id="action" name="action" value="-"/> <table cellPadding="20"> <tr> <td width="50%" class="bigTD">Senha:</td> <td width="50%" class="bigTD"> <input type="password" name="password" size="20" value=""/> </td> </tr> </table> <table cellPadding="20"> <tr> <input class="offButton" type="button" value="Destrancar" onClick="submitWithAction('0')"/> </tr> </table> <input class="button" type="button" value="Home" onClick="goto('home?')"/> </form>
Sketch Central de Automação:
#include <VirtualWire.h>
#define soundPin 18
#define zeroDurationFrom 10000
#define zeroDurationTo 25000
#define oneDurationFrom 35000
#define oneDurationTo 50000
#define resetTimeout 3000
#define AonPin 16
#define AoffPin 17
#define BonPin 14
#define BoffPin 15
#define ConPin 8
#define CoffPin 9
#define DonPin 11
#define DoffPin 10
#define ButtonPressPeriod 1000
int onPins[] = {AonPin, BonPin, ConPin, DonPin};
int offPins[] = {AoffPin, BoffPin, CoffPin, DoffPin};
int remote = 0;
void setup()
{
pinMode(soundPin, INPUT);
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
77
pinMode(onPins[i], OUTPUT);
pinMode(offPins[i], OUTPUT);
}
vw_set_ptt_pin(5); // out of the way
vw_set_rx_pin(4); // out of the way
vw_set_ptt_inverted(true);
vw_setup(2000);
Serial.begin(9600);
}
unsigned int result;
int bitNo = 0;
long lastPulseTime = 0;
void loop()
{
long pulseLength = pulseIn(soundPin, HIGH, oneDurationTo * 2);
long timeSinceLastPulse = millis() - lastPulseTime;
lastPulseTime = millis();
if (pulseLength == 0 || timeSinceLastPulse > resetTimeout)
{
bitNo = 0; result = 0;
}
else
{
if (pulseLength >= zeroDurationFrom && pulseLength <=
zeroDurationTo)
{
result = result << 1;
bitNo ++;
}
else if (pulseLength >= oneDurationFrom && pulseLength <=
50000)
{
result = (result << 1) + 1;
bitNo ++;
}
}
if (bitNo == 16)
{
processWord(result);
bitNo = 0; result = 0;
}
}
void processWord(int message)
{
int device = message >> 8;
int action = message & 0x00FF;
Serial.print("Device: "); Serial.print(device);
Serial.print(" action: "); Serial.println(action);
if (device > 0 && device <= 4)
{
processPower(device, action);
}
else
78
{
processRadio(device, action);
}
}
void processPower(int device, int action)
{
if (action)
{
pressButton(device, onPins);
}
else
{
pressButton(device, offPins);
}
}
void processRadio(int device, int action)
{
uint8_t msg[2];
msg[0] = (uint8_t)device;
msg[1] = (uint8_t)action;
vw_send((uint8_t *)msg, 2);
delay(400);
}
void pressButton(int channel, int column[])
{
int pin = column[channel - 1];
digitalWrite(column[channel-1], HIGH);
delay(ButtonPressPeriod);
digitalWrite(column[channel-1], LOW);
delay(ButtonPressPeriod);
}
