Infraestrutura de rede ZigBee para o monitoramento de ambientes em um campus inteligente - Souza, Gustavo Santos de [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023)
No contexto acadêmico, a concepção de um campus inteligente, conhecido como "Smart Campus", emerge como um princípio orientador nas universidades. No campus da UNESP Sorocaba esse conceito de Smart Campus tem sido desenvolvido em trabalhos que possibilitam o acesso às informações de interesse para uma gestão eficiente e sustentável dos recurso do campus. Diferentes aplicações estão disponíveis como a gestão do consumo de água, gestão de dados da estação meteorológica e a gestão do consumo de energia e da geração de energia solar do campus, sendo que todos projetos utilizam conceitos educacionais que potencializam a experiência educacional dos estudantes através da integração de tecnologias interdisciplinares no processo de aprendizagem. A plataforma de Internet das Coisas (IoT) do campus inteligente suporta dois tipos de infraestrutura de comunicação sem fio para o desenvolvimento de aplicações, sendo o Wi-Fi com o protocolo MQTT e o LoRaWAN. Este projeto objetiva implementar uma nova infraestrutura de comunicação adicionando suporte para a tecnologia ZigBee, que representa um protocolo de comunicação sem fio em malha amplamente usado na automação predial e domótica. A infraestrutura ZigBee desenvolvida foi integrada à plataforma de IoT existente e contempla uma aplicação inicial de monitoramento de ambientes como salas de aula e laboratórios. Para essa aplicação, módulos XBee integrados a sensores de movimento, luminosidade e temperatura realizam o monitoramento dessas variáveis e a comunicação via ZigBee com a plataforma de IoT do campus inteligente. Seguindo a padronização da plataforma IoT, a integração dos dados do ZigBee para o formato padrão do campus inteligente foi realizado através do Node-RED. O armazenamento desses dados estruturados foi realizado no banco de dados temporal InfluxDB. E a interação dos usuários com a aplicação foi disponibilizada através da criação de interfaces web ou dashboards na ferramenta Grafana. Resultados experimentais da aplicação de monitoramento de ambientes validaram o desenvolvimento da infraestrutura e sua compatibilidade com a plataforma de IoT do campus inteligente. Essa infraestrutura ZigBee é escalável para futuros trabalhos, tanto para o monitoramento de mais ambientes do campus quanto para o desenvolvimento de novas aplicações que utilizem esse tipo de tecnologia.

In the academic context, the design of a Smart Campus emerges as a guiding principle in universities. In the campus of UNESP Sorocaba this concept of Smart Campus has been developed in projects that allow access to information of interest for an efficient and sustainable management of campus resources. Different applications are available such as water consumption management, weather station data management and the management of energy consumption and solar energy generation on campus, all of which use educational concepts that enhance the educational experience of students through the integration of interdisciplinary technologies in the learning process. The smart campus Internet of Things (IoT) platform supports two types of wireless communication infrastructure for application development, being Wi-Fi with the MQTT protocol and LoRaWAN. This project aims to implement a new communication infrastructure by adding support for ZigBee technology, which represents a mesh wireless communication protocol widely used in building automation and home automation. The developed ZigBee infrastructure was integrated into the existing IoT platform and includes an initial application for monitoring environments such as classrooms and laboratories. For this application, Xbee modules integrated with motion, luminosity and temperature sensors perform the monitoring of these variables and the communication via ZigBee with the IoT platform of the smart campus. Following the standardization of the IoT platform, the integration of ZigBee data into the standard smart campus format was accomplished through Node-RED. These structured data were stored in the InfluxDB temporal database. And the interaction of users with the application was made available through the creation of web interfaces or dashboards in the Grafana tool. Experimental results from the environment monitoring application validated the development of the infrastructure and its compatibility with the smart campus IoT platform. This ZigBee infrastructure is scalable for future work, both for monitoring more campus environments and for developing new applications that use this type of technology.
ZigBee network infrastructure for environmental monitoring in a smart campus
Keywords: XBee; Internet das Coisas; Grafana; Internet of things; Smart Campus