Estudo da comunicação Bluetooth Low Energy (BLE) para monitoramento e controle de dispositivos

Abstract

A comunicação sem fio de curto alcance tem se tornado cada vez mais essencial em um mundo onde a conectividade e a automação são cruciais para a inovação tecnológica. No campo da Engenharia de Controle e Automação, a compreensão e aplicação dessas tecnologias são fundamentais para o desenvolvimento de sistemas inteligentes que integram eficiência e flexibilidade em uma ampla gama de aplicações, desde a automação industrial até a Internet das Coisas (IoT). O presente trabalho tem como foco central trazer uma situação prática abordada na disciplina de Redes Industriais de Comunicação do curso de Engenharia de Controle e Automação da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (UNESP) que envolve a utilização da comunicação Bluetooth Low Energy (BLE) para exercer o monitoramento e o controle de dispositivos. Com isso, este projeto se baseia na utilização de uma placa ESP32-LoRa (dotada de um display OLED, que permite a exposição dos dados de interesse) integrada a um sensor BME 280 para transmitir e receber dados de um dispositivo central (smartphone ou desktop Windows) utilizando uma aplicação desenvolvida com o MIT APP Inventor e a ferramenta Bluetooth LE Explorer. Dessa forma, com o experimento, busca-se estudar os principais conceitos e fundamentos que fazem parte da tecnologia BLE e estruturá-los através da criação de um sistema prático, permitindo a análise detalhada das funcionalidades da tecnologia, incluindo a criação de modelos de anúncio, a estruturação de perfis, serviços e características, e a utilização de ferramentas para análise de dados. Nesse sentido, o projeto demonstrou a viabilidade e as potencialidades de sistemas de comunicação ponto a ponto utilizando a ESP32, destacando também a existência de algumas limitações associadas à implementação da biblioteca BLECharacteristic, e explora práticas de implementação que permitiram a superação de desafios técnicos específicos. Através deste trabalho, espera-se fomentar a exploração de novas fronteiras no campo das comunicações sem fio e promover a integração de tecnologias smart no ambiente educacional.

Short-range wireless communication has become increasingly essential in a world where connectivity and automation are crucial for technological innovation. In the field of Control and Automation Engineering, understanding and applying these technologies are fundamental for the development of intelligent systems that integrate efficiency and flexibility across a wide range of applications, from industrial automation to the Internet of Things (IoT). This work focuses on a practical situation addressed in the Industrial Communication Networks course of the Control and Automation Engineering program at Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (UNESP), which involves the use of Bluetooth Low Energy (BLE) communication to monitor and control devices. This project is based on the use of an ESP32-LoRa board (equipped with an OLED display that allows the visualization of the data of interest) integrated with a BME280 sensor to transmit and receive data from a central device (smartphone or Windows desktop) using an application developed with MIT APP Inventor and the Bluetooth LE Explorer tool. The experiment aims to study the key concepts and fundamentals of BLE technology and structure them by creating a practical system, enabling a detailed analysis of the technology's functionalities, including the creation of advertisement models, the structuring of profiles, services, and characteristics, and the use of tools for data analysis. In this context, the project demonstrated the feasibility and potential of point-to-point communication systems using the ESP32, while also highlighting some limitations associated with the implementation of the BLECharacteristic library, and explores implementation practices that allowed overcoming specific technical challenges. Through this work, it is expected to foster the exploration of new frontiers in the field of wireless communications and promote the integration of smart technologies in the educational environment.