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Internet das Coisas | IoT (Internet of Things)

A Internet das coisas surgiu em consequência dos avanços de várias áreas – como sistemas embarcados, microeletrônica, comunicação e sensoriamento. De fato, a IoT tem recebido bastante atenção tanto da academia quanto da indústria, devido ao seu potencial de uso nas mais diversas áreas das atividades humanas.

O conceito é, em certa medida, fruto do trabalho desenvolvido pelo Laboratório de Auto-ID do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), sobre o uso da identificação por radiofrequência (RFID) e da rede de sensores sem fio (RSSF). O objetivo do trabalho era, desde o início, criar um sistema global de registro de bens usando um sistema de numeração único, o código eletrônico de produto.

A Internet das Coisas (IoT) é um termo criado em setembro de 1999 por Kevin Ashton, um pioneiro tecnológico britânico que concebeu um sistema de sensores omnipresentes conectando o mundo físico à Internet, enquanto trabalhava em identificação por rádio frequência (RFID). Embora a Internet, as “coisas” (things) e a conectividade entre elas sejam os três principais componentes da Internet, o valor acrescentado está no preenchimento das lacunas entre os mundos físico e digital em sistemas.

O primeiro dispositivo IoT foi desenvolvido por Simon Hackett e John Romkey, após um desafio lançado por Dan Lynch, então presidente da INTEROP (feira anual de tecnologia da informação organizada pela empresa britânica UBM) : se eles conseguissem desenvolver uma torradeira que pudesse ser ligada através da Internet, o aparelho seria colocado em exposição durante a INTEROP 1990. Motivados pelo desafio, Hackett e Romkey desenvolveram uma torradeira conectada a um computador com rede TCP/IP que acabou sendo o grande sucesso do evento. No entanto ainda faltava desenvolver um dispositivo que colocasse o pão na torradeira. Essa dificuldade foi superada um ano depois, acrescentando um pequeno guindaste robótico ao protótipo. Esse guindaste, controlado pela Internet, pegava na fatia de pão, que metia dentro da torradeira, tornando o sistema totalmente automático.

A relação da IoT com os protocolos de IP
O IPv4 (Internet Protocol version 4) lida com endereços de protocolos de 32 bits, torna assim possível a ligação a cerca de 4,29 bilhões de IPs de todo o mundo. Com a introdução do conceito IoT, cada vez mais novos dispositivos se conectam à internet, precisando apenas de um IP para si. Cresce exponencialmente, conforme aumenta o número de dispositivos. Estão previstos para 2020 20 bilhões de dispositivos conectados à rede, enquanto o número de IPs do IPv4 se esgota, sendo preciso avançar para o IPv6, que fornece um maior número de endereços, permitindo que mais dispositivos possam ficar interligados.

A resistência à implementação do IoT
A adoção de IoT é considerada inevitável por especialistas. Kazuhiro Ikebe, diretor presidente da Hitachi na América do Sul, chama a atenção para tal urgência. “A sociedade já se encontra inteiramente conectada pela internet. Mesmo sem querermos, vivemos já na era do IoT.”

Em consequência disso impõe-se a necessidade de avaliar e de preparar qualquer empresário, qualquer instituição, para esta nova tecnologia. Assinalamos por exemplo a necessidade de não só armazenar dados mas também de os processar. Embora haja a necessidade de análise da questão humana na implementação do IoT, isso será apenas parte do problema. No Brasil, há uma defasagem entre os pontos de acesso à internet, se compararmos as regiões de maior PIB com as de menor PIB, o que acarreta complicações para o desenvolvimento da área, já que esta é dependente da rede.

IoT na economia mundial
Apercebe-se quem está atento ao IoT da existência de uma nova dinâmica do mercado, relacionada com dispositivos destinados a converter empresas em novos agentes de comércio digital, mediante a criação de novos modelos. Constatamos haver resistência por parte de muitos agentes empresarais e institucionais ao surto da tecnologia, principalmente porque, parafraseando Nicholas G. Carr, “It doesn’t matter”. Este setor não é visto como um investimento necessário para quem visa apenas receitas lucrativas, sem entender que, ao investir na tecnologia da informação (TI), veriam facilitados inúmeros procedimentos internos.

Ao acarretar inovações antes atribuidas apenas ao virtual, a IoT não é diferente dele. É apenas objeto de certa resistência principalmente por quem não tem um setor de tecnologia da informação TI bem definido, como inúmeras pequenas ou grandes empresas.

Funcionamento
Qualquer aparelho eletrônico poderá obter identificação por rádio frequência (RFID), que será guardada em banco de dados, viabilizando o IOT.

Em primeiro lugar, para ligar os objetos e aparelhos do cotidiano a grandes bases de dados e as redes à rede das redes, à Internet, é necessário um sistema eficiente de identificação. Só desta forma se torna possível interligar e arquivar os dados próprios de cada coisa. A identificação por rádio frequência conhecida como RFID é um exemplo da tecnologia que oferece esta funcionalidade , mas não é a única (Ver NFC e Bluetooth p. ex.). Em segundo lugar, a base de dados beneficiará da capacidade de detectar mudanças na qualidade física das coisas, recorrendo a métodos sensoriais. A inteligência inerente a cada objeto aumentará a capacidade de a rede devolver a informação processada para diferentes pontos. Finalmente, os avanços alcançados pela miniaturização e pela nanotecnologia implicam que cada vez mais objetos pequenos terão a capacidade de interagir e de se conectar. A combinação desses desenvolvimentos implementará a Internet das coisas, que interliga objetos reais de um modo sensorial e inteligente.

Assim, com os benefícios da informação integrada, os produtos industriais e os objetos de uso diário poderão vir a ter identidades eletrônicas ou ser equipados com sensores que detectam mudanças físicas à sua volta. Até mesmo partículas de pó poderão ser etiquetadas e colocadas na rede. Estas mudanças transformarão objetos estáticos em coisas novas e dinâmicas, induzindo inteligência no meio e estimulando a criação de produtos inovadores e de novos serviços.

RFID
A tecnologia RFID, que usa frequências de rádio para identificar os produtos, é vista assim como dinamizadora da Internet das coisas. Embora por vezes identificados como sucessores dos códigos de barras, os sistemas RFID oferecem, além da identificação de objetos, informações importantes sobre o seu estado e localização.

Estes sistemas foram primeiramente usados na saúde e, na indústria farmacêutica, por grandes armazéns. As mais recentes aplicações vão dos esportes (pt desportos) e atividades de lazer à segurança pessoal. Etiquetas (Tags) da RFID estão sendo implantadas debaixo da pele humana para fins médicos, em passaportes ou cartas de condução. Leitores RFID estão também a ser incluídos em telemóveis. Pode ainda a RFID detectar mudanças no estado físico das coisas, detetar e arquivar mudanças no meio ambiente. Sensores usados numa peça de vestuário inteligente podem detetar mudanças de temperatura no exterior e ajustar-se a elas. Perspectiva-se um futuro em que poderemos usar roupas inteligentes, que se adaptam às características da temperatura ambiente. A informação proveniente de um sensor irá indicar-nos qual a manutenção que o nosso carro necessita. Poderemos, nos óculos de sol que usamos, receber uma chamada de vídeo. Poderemos ser advertidos em qualquer lugar sobre os cuidados médicos de que precisamos, graças a diagnósticos eficientes e rápidos.

Hoje o RFID é importante no controle de items dinâmicos controlados por satélite, como por exemplo veículos circulando numm aeroporto, orientando-os ou restrigindo-os a determinadas áreas.

O chip do RFID tem um número de série pré-gravado em fábrica e uma área de memória para ser preenchida com as informações que sejam importantes para o rastreamento ou controle do bem produzido. Todos estes dados constituem informações passivas que deverão ser recebidas por um aparelho que as lê e as entende.

Em suma, precisaremos cada vez mais de aparelhos inteligentes com processadores capazes de ler e de interpretar os dados contidos no RFID pertencente a quem quer que seja e em qualquer lugar, seja ele público, residência, escritório ou loja.

MQTT
MQTT é um protocolo tipo padrão de facto da indústria, largamente utilizado nas aplicações Internet das coisas. MQTT foi inventado pelo Dr Andy Stanford-Clark da IBM, Arlen Nipper da Arcom (agora Eurotech), em 1999. Um sistema MQTT consiste de clientes comunicando com um servidor chamado de “broker”. Um cliente pode tanto publicar como subscrever informações. Cada cliente pode conectar-se com o broker.

A informação é organizada em uma hierarquia de tópicos. Quando um publicador tem novos dados para distribuir, ele envia uma mensagem de controle com o dado para o broker a que está conectado. O broker por sua vez distribui a informação para quaisquer clientes que subscrevam aquele tópico. O publicador não precisa ter nenhum dado de número de localizações ou subscritores, e subscritores por sua vez não precisam ter nenhuma informação acerca dos publicadores.

Esse protocolo leve e robusto é a solução ideal e atualmente mais popular nas aplicações de conectividade de equipamentos e sensores na Internet das Coisas.

Casa inteligente e IoT
A “casa inteligente” (ou lar inteligente, smart home em inglês) é um lugar equipado com aparelhos eletrônicos ligados a uma rede, Wifi ou Bluetooth por exemplo, constituído por um sistema integrado que nos permite controlar múltiplas coisas, como a iluminação, a temperatura, os eletrodomésticos, a torradeira para o horário mais conveniente, para o pequeno almoço ou para o lanche, para fazermos um cafezinho quando regressamos a casa. A casa inteligente permite inúmeras possibilidades de integração com sistemas e aparelhos disponíveis no mercado, além de todas as outras em desenvolvimento. A Internet das Coisas (IoT) tem como objetivo interligar com a internet as nossas ferramentas mais recorrentes para reunir informações em tempo real e auxiliar as pessoas no seu dia-a-dia.

Quando se fala em IoT, pensamos logo em tecnologia. E quando se pensa em tecnologia dentro de uma casa, o que nos vem à cabeça? Computadores? Não para o conceito de casa inteligente! O conceito “Internet das Coisas” (IoT) é utilizado para indicar os dispositivos que em grande parte não têm ligação à Internet e que, a partir do trabalho de programadores, desenvolvedores e pessoas da área de tecnologia, tornarão possíval empreender novas ações sem que alguém intervenha. Por isso, dispositivos um computador ou um smartphone, por exemplo, não caberão no conceito IoT, visto serem feitos para a utilização online, ao contrário de micro-ondas, relógios despertadores, máquinas de café, aspiradores, geladeiras e muitos outros aparelhos.

Divagando um pouco mais : amadurece hoje o Conceito de Cidade Inteligente, algo que se tornará-se realidade num futuro próximo, indo muito para além da hoje pioneira Internet das Coisas caseiras ou institucionais. A internet poderá então invadir ruas e avenidas, tornando inteligentes cidades inteiras, facilitando a vida de muitas pessoas, além de ser uma forma de melhorar bastante a acessibilidade, que hoje é precária em muitos países como o Brasil, em países desenvolvidos ou em vias de desenvolvimento. Em países como a Espanha são entretanto monitorizados planos para ajudar idosos. Além disso, existem já empreendimentos investindo em melhoramentos de pontes e rodovias. No Brasil, uma cidade inteligente está sendo construída na região Nordeste. São Gonçalo do Amarante (CE) contará com iluminação inteligente e com mobilidade otimizada por sensores, com praças apetrechadas com equipamentos geradores de energia quando utilizados. São planos que se projetam no futuro e que certamente beneficiarão a população com tais avanços.

Arduino e a Internet das coisas
Criado em 2005, o Arduino é uma plataforma open-source baseada em hardwares e softwares fáceis de usar. É destinada a quem se interessa em criar objetos ou ambientes interativos. O Arduino consegue apurar qual é o estado do ambiente circundante mediante a receção de sinais de sensores e controlar luzes, motores e outros dispositivos. Pode também interagir com objetos do cotidiano ou com atividades rotineiras de cada um de nós, assim como abrir uma porta com um simples toque na tela de um celular. Pode até mesmo permitir o comando de um chuveiro, com a opção entre água fria ou quente.

Placa controladora (Arduino)
Anteriormente eramos forçados a começar de zero na criação de um projeto. Para pormos em prática uma simples ideia, era-nos também exigido não só um determinado conhecimento de eletrônica mas também uma certa perícia no seu manuseamento, quer se tratasse de sistemas robóticos ou de certos tipos de controladores. Hoje em dia tal coisa não acontece. Qualquer pessoa interessada na utilização da plataforma consegue facilmente ter acesso a todo o tipo de material de ajuda, podendo mesmo o criador recorrer na internet a aulas de vídeo ou a simples explicações.

Eis os avanços:

Um microcontrolador, que é basicamente o cérebro, o chip que controla toda a interface da placa;
Pinos de alimentação, responsáveis pelos valores de tensão necessários para energizar os componentes de determinado projeto;
Botão de reset, que reinicia a placa;
Led interno, que conecta ao pino digital 13;
Led de alimentação, que indica se a placa está energizada ou não;
Conector de alimentação, que recebe a energia de alimentação externa;
Conector USB, que conecta a placa ao computador (responsável pela comunicação Arduino x Computador);
Pinos para entrada e saída, responsáveis pela comunicação do Arduino com o meio externo (Interação).
A plataforma Arduino fornece um ambiente com diversas aplicações onde, você consegue criar seu próprio projeto mesmo sem ter muito conhecimento de eletrônica e programação.

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