Recent advancements in the area of nanotechnology have brought us into a new age of pervasive computing devices. These computing devices grow ever smaller and are being used in ways which were unimaginable before. Recent interest in developing a precise indoor positioning system, as opposed to existing outdoor systems, has given way to much research heading into the area. The use of these small computing devices offers many conveniences for usage in indoor positioning systems. This thesis will deal with using small computing devices Raspberry Pi’s to enable and improve position estimation of mobile devices within closed spaces. The newly patented Orthogonal Perfect DFT Golay coding sequences will be used inside this scenario, and their positioning properties will be tested. After that, testing and comparisons with other coding sequences will be done.

O presente documento corresponde ao relatório de estágio do aluno Gonçalo Ferreira do Mestrado em Engenharia Eletrotécnica do Instituto Superior de Engenharia de Coimbra. O estágio foi realizado na empresa EFAPEL S.A. , onde foi desenvolvido um projeto relacionado com o balanceamento de carga aplicado ao carregamento de veículos elétricos. A necessidade do balanceamento de carga surge no seguimento do aumento do número de veículos elétricos no parque automóvel e a crescente necessidade de carregamento desses veículos em contexto habitacional de uma forma segura e sem perturbar o dia a dia dos habitantes. Sem um sistema de gestão, o carregamento do veículo pode provocar o disparo do disjuntor geral, danificar o ramal de entrada da habitação ou prédio e/ou como também obrigar o utilizador a contratar potência superior, o que aumenta seus custos. Devido a estes fatores acima referidos é importante implementar um método que permita ajustar dinamicamente a potência entregue ao veículo elétrico, sem que haja perda de alimentação das cargas na restante habitação. Neste trabalho foi desenvolvida uma solução integrada para o balanceamento dinâmico de carga aplicado a veículos elétricos em ambientes residenciais. Foi implementado um sistema inteligente capaz de monitorizar em tempo real o consumo elétrico total da residência e ajustar dinamicamente a potência fornecida ao carregador de veículo elétrico. Foram analisados diversos métodos de balanceamento de carga, optando-se pela utilização de algoritmos baseados em regras devido à sua simplicidade, robustez e adequação à capacidade de processamento do microcontrolador ESP32. No âmbito do projeto, foi desenvolvida a comunicação entre o módulo ESP do carregador e a Gateway da EFAPEL S.A utilizando a tecnologia Zigbee. Também foi desenvolvida a comunicação entre o carregador e o módulo ESP via UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter). Foram considerados dois algoritmos de balanceamento de carga, (um baseado nas regras do algoritmo ABB e um algoritmo baseado em regras). Devido a necessidade de recolha e tratamento de dados de forma centralizada, optou-se por utilizar a Gateway para implementar o algoritmo. Assim, o módulo associado ao carregador de veiculo seria apenas um "slave"das ordens enviadas pela Gateway. Esta abordagem, abre a possibilidade de no futuro existir um controlo total da solução de carregamento via acesso remoto, pois a Gateway permite ligação a exterior/web. O trabalho incluiu ainda a análise de mercado dos carregadores dos concorrentes, o estudo das normas aplicáveis, o desenvolvimento de firmware e a integração com o sistema da Gateway da EFAPEL. Foram realizados testes práticos, nos quais foi validado o comportamento do algoritmo. Os testes consistiram em simular diferentes cenários de consumo doméstico e verificar a reação do algoritmo. Em todos os ensaios, verificou-se que a máxima potência disponível era sempre entregue ao carregador sem ultrapassar o limite definido. O algoritmo foi testado várias vezes em diferentes condições de carga para garantir consistência e fiabilidade dos resultados, o que foi conseguido.

A interligação de sistemas inseridos em ambientes diversos, tem motivado o desenvolvimento de redes e a definição de protocolos apropriados para gerir as comunicações e a interface com sensores e atuadores. Entre as áreas que atualmente suscitam interesse, destacam-se as redes sem fios, os protocolos usados em ambientes específicos, como a domótica, e o desenvolvimento de estruturas de hardware para gerir processos de troca de informação. Na perspetiva do autor deste projeto, é importante que, a par do conhecimento da tecnologia, se definam abordagens ao ensino das matérias associadas ao estudo dos sistemas acima referidos. Neste projeto visa-se o desenvolvimento de uma plataforma que constituirá uma ferramenta de apoio ao ensino em cursos profissionais da área tecnológica, visando a condução dos alunos no sentido de desenvolveram uma perspetiva integradora de conhecimentos que geralmente são ministrados em várias disciplinas, enquadradas em áreas como a eletrónica, as telecomunicações e os sistemas digitais. Para tal, definiu-se um ponto fulcral, que é a capacitação dos alunos para lidar com estruturas importantes na área da monitorização e controlo de processos em redes de sensores e atuadores. Identificaram-se algumas áreas de conhecimento que serão introduzidas, com recurso a uma linguagem simples, e desenvolveu-se uma estrutura de hardwares que suporta a realização de trabalhos laboratoriais. As experiências a desenvolver visam capacitar os alunos para intervir ao nível da instalação e manutenção de redes de dispositivos de baixo custo, utilizados, por exemplo, em ambientes industriais e habitacionais. Abordam-se as redes sem fios baseadas em dispositivos que suportam o protocolo Zigbee e são compatíveis com o padrão IEEE 802.15.4, os sistemas domóticos baseados no protocolo KNX e, ao nível dos sistemas digitais, o projeto de uma estrutura baseada em microcontroladores.

In this paper a wireless home automation system is presented. The proposed system allows controlling devices in a home environment by using a simple Bluetooth equipped mobile phone. The mobile phone communicates with a main Bluetooth/ZigBee module that communicates with the different ZigBee modules acting as the coordinator of the ZigBee network established between all nodes where electrical devices are connected. The identification of each device is made through DomoML strings by using the KNX home automation standard protocol.

The Internet of Things is one of the upcoming networking that helps bridge the gap between the real world and the virtual world by enabling monitoring and control of certain elements. The critical point for the future is the design with low power wireless technologies based on mesh topologies because it is very attractive due to their reliability and scalability of failures. In this report, we provide an overview of the most popular short-range wireless communication standards, such as BLE, Zigbee, and Thread technologies, comparing their key features and behaviors in terms of various metrics, network topology, security, quality of service, and power consumption. This study presented in this work will be useful to the application in selecting the best technology for a concrete use of the low power wireless protocol.

The Internet of Things is one of the upcoming networking that helps bridge the gap between the real world and the virtual world by enabling monitoring and control of certain elements. The critical point for the future is the design with low power wireless technologies based on mesh topologies because it is very attractive due to their reliability and scalability of failures. In this thesis, we provide an overview of the most popular short-range wireless communication standards, such as BLE, Zigbee, and Thread technologies, comparing their key features and behaviors in terms of various metrics, network topology, security, quality of service, and power consumption. This study presented in this report will be useful to the application in selecting the best technology for a concrete use of the low power wireless protocol.

The rapid expansion of smart-home ecosystems has widened the attack surface of domestic networks, making the security of Internet of Things (IoT) communication protocols increasingly critical. This thesis evaluates how the main wireless technologies used in home automation Zigbee, Z-Wave, Bluetooth Low Energy (BLE), and Wi-Fi comply with the security requirements of European Telecommunications Standards Institute (ETSI) EN 303 645.The research analyses protocol-level and device-level vulnerabilities using an experimental approach that includes packet capture, adversarial testing, cloud-domain inspection, and an ETSI aligned scoring method. Tests were performed on two representative devices per protocol in a controlled laboratory environment. Results show significant security discrepancies across protocols and products, with weaknesses in pairing, key management, replay protection, and Denial-of-service (DoS) resilience. Several devices failed essential ETSI requirements related to secure communication and update integrity. The thesis delivers a reproducible evaluation methodology, a quantitative ETSI based scoring model, and practical recommendations to strengthen IoT security from device to cloud.

The Internet of Things is one of the upcoming networking that helps bridge the gap between the real world and the virtual world by enabling monitoring and control of certain elements. The critical point for the future is the design with low power wireless technologies based on mesh topologies because it is very attractive due to their reliability and scalability of failures. In this report, we provide an overview of the most popular short-range wireless communication standards, such as BLE, Zigbee, and Thread technologies, comparing their key features and behaviors in terms of various metrics, network topology, security, quality of service, and power consumption. This study presented in this work will be useful to the application in selecting the best technology for a concrete use of the low power wireless protocol.

Sensors, in general, are a pillar of contemporary technology. Their applications, types and models are used in several fields. Thus, it becomes indispensable development of sensors and wireless communication methods between devices, even as equipment control. This work proposed a system to detect liquefied petroleum gas (LPG) in a mixture with air, using an experimental apparatus organized by the gas sensor element, a temperature controller and an Arduino board equipped with a Zigbee wireless data transmitter. The work involved the area of chemistry and computing to reach aims, from development of SnO2 sensor element to instrumentation. The text presents the preparation of colloidal suspension, film deposition and thermal treatment, gas mixture system assembly and sensor element heating. Also, was described the microcontroller couplings for data transmission via Zigbee devices, the design and construction of the voltage divider circuit, as well as the characterization of the oxide film and sensor measurements in a gas and LPG atmosphere. A microcomputer, using a program written in Python, stored the data, conditioned by a microcontroller, received through the Zigbee wireless network. In addition to the technical results for the gas sensor developed with sensitivity within the limits of flammability, the work allows to conclude that the involvement of related areas can results in the development complete work from sensor preparation to instrumentation.