Publicação
Comunicações multi-tecnologia IoT para comboios conectados
| Resumo: | IoT é um tema abordado ao longo dos anos, este tema refere-se a uma rede de objetos físicos compostos por vários sensores, softwares e diversas tecnologias, com o objetivo de interligar e trocar dados entre eles e a internet. Existem várias áreas onde este tema é aplicado, destacando-se: smart cities, setor público, indústrias, medicina, smart home, ferrovia. No ambiente ferroviário, a importância do IoT é evidente. Desde a monitorização dos taludes da via férrea, até ao acompanhamento da temperatura dos eixos dos comboios, todas as informações desempenham um papel crucial tanto na segurança e bem estar dos passageiros como na manutenção eficaz dos veículos e das linhas ferroviárias. O objetivo desta dissertação é a criação de um sistema IoT com a interligação de diversas tecnologias, de baixo consumo, curto e longo alcance, para a recolha de dados de sensores no interior das carruagens, tais como sensores de temperatura, acelerómetros, Global Positioning System (GPS), entre outros, para monitorização e manutenção dos comboios. Foi proposta a implementação de um sistema constituído por diversos End Nodes, Gateways e uma Master Gateway, onde o End Node faz a leitura de dados dos sensores, os quais são reencaminhados para a Gateway presente em cada uma das carruagens (através de duas tecnologias, WiFi ou BLE). Por fim, as diversas Gateways reencaminham os pacotes de dados para o seu destino final, a Master Gateway, através de LoRa 2.4 GHz. Outra característica do sistema é o envio de um pacote de backup para garantir a receção de dados, por LoRa standard. Por fim, foram realizados diversos testes ao sistema para recolha de métricas como o atraso de pacotes, percentagem de retransmissões, pacotes duplicados e número médio de saltos. Para a realização dos testes foram propostos sete cenários onde se foi aumentando o número de carruagens, e alterando a frequência de envio de dados recolhidos e o tamanho dos dados recolhidos, conseguindo assim obter uma comparação das várias métricas entre cenários. Os resultados mostraram que, à medida que se aumenta o número de dispositivos do sistema, este tende a aumentar o atraso médio dos pacotes desde a origem até ao destino, aumentando também o número de retransmissões efetuadas. Outra conclusão notória é o número de saltos dos diversos cenários: verificou-se que, devido ao alcance de 1km do LoRa 2.4 GHz, os pacotes transmitidos muitas das vezes deram menos saltos que o esperado, ocorrendo assim duplicações dos mesmos na Master Gateway. |
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| Autores principais: | Lima, Tiago Daniel Almeida |
| Assunto: | Long range (LoRa) Internet of things (IoT) WiFi Bluetooth low energy (BLE) Ferrovia Comunicações sem fios |
| Ano: | 2023 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade de Aveiro |
| Idioma: | português |
| Origem: | RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro |
| Resumo: | IoT é um tema abordado ao longo dos anos, este tema refere-se a uma rede de objetos físicos compostos por vários sensores, softwares e diversas tecnologias, com o objetivo de interligar e trocar dados entre eles e a internet. Existem várias áreas onde este tema é aplicado, destacando-se: smart cities, setor público, indústrias, medicina, smart home, ferrovia. No ambiente ferroviário, a importância do IoT é evidente. Desde a monitorização dos taludes da via férrea, até ao acompanhamento da temperatura dos eixos dos comboios, todas as informações desempenham um papel crucial tanto na segurança e bem estar dos passageiros como na manutenção eficaz dos veículos e das linhas ferroviárias. O objetivo desta dissertação é a criação de um sistema IoT com a interligação de diversas tecnologias, de baixo consumo, curto e longo alcance, para a recolha de dados de sensores no interior das carruagens, tais como sensores de temperatura, acelerómetros, Global Positioning System (GPS), entre outros, para monitorização e manutenção dos comboios. Foi proposta a implementação de um sistema constituído por diversos End Nodes, Gateways e uma Master Gateway, onde o End Node faz a leitura de dados dos sensores, os quais são reencaminhados para a Gateway presente em cada uma das carruagens (através de duas tecnologias, WiFi ou BLE). Por fim, as diversas Gateways reencaminham os pacotes de dados para o seu destino final, a Master Gateway, através de LoRa 2.4 GHz. Outra característica do sistema é o envio de um pacote de backup para garantir a receção de dados, por LoRa standard. Por fim, foram realizados diversos testes ao sistema para recolha de métricas como o atraso de pacotes, percentagem de retransmissões, pacotes duplicados e número médio de saltos. Para a realização dos testes foram propostos sete cenários onde se foi aumentando o número de carruagens, e alterando a frequência de envio de dados recolhidos e o tamanho dos dados recolhidos, conseguindo assim obter uma comparação das várias métricas entre cenários. Os resultados mostraram que, à medida que se aumenta o número de dispositivos do sistema, este tende a aumentar o atraso médio dos pacotes desde a origem até ao destino, aumentando também o número de retransmissões efetuadas. Outra conclusão notória é o número de saltos dos diversos cenários: verificou-se que, devido ao alcance de 1km do LoRa 2.4 GHz, os pacotes transmitidos muitas das vezes deram menos saltos que o esperado, ocorrendo assim duplicações dos mesmos na Master Gateway. |
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