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Carregado porAlvaro Viebrantz
O que projetos de IoT precisam ?
O documento discute os requisitos principais para projetos de Internet das Coisas (IoT). Ele explica que hardware apropriado, comunicação confiável e análise de dados são essenciais. O documento também discute opções para microcontroladores, placas de computação única, protocolos de comunicação e armazenamento/processamento de dados na nuvem.
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- 5. Hardware O que defineum dispositivo de IoT • Entradas e Saidas • GPIO • Sensores • Temperature, voltagem, distancia, gazes, audio, video, etc • Atuadores • Motores, luzes, displays, relé, etc • Protocolos de comunicação • Serial UART, I2C, SPI, I2S, CAN, etc
- 6. MICRO CONTROLADOR (MCU) VS SINGLEBOARD COMPUTER (SBC)
- 7. Micro controladores Rodando ascoisas “no metal” • Frameworks • Arduino, FreeRTOS, ZephyrRTOS, Mbed, etc • Nativo do fabricante • ESP-idf, STM Hal, nRF SDK • Normalmente em C/C++ • Linguagens alto nivel • MicroPython, Espruino, Rust embedded, TinyGo • Prototipagem
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- 9. 9 ESP8266 👑 + EcossistemaArduino + Wifi embutido ESP32 👑 + Ecossistema Arduino + Wifi embutido + Bluetooth + Dual Core!!! 2$ 4$
- 10. Single Board Computers( SBC ) Basicamente computadores de bolso • Mais memória, mais CPU, gerenciamento de tarefas pelo SO • Linux 👑 • Rode a linguagem que seu coração mandar • Muita coisa em Python, NodeJS e Java • Acesso ao hardware • CPU Registers ou SYSFS • Gateways, Edge Computing, Multimedia, etc
- 11. Raspberry Pi 4👑 + Ecossistema gigante + Wifi e Bluetooth embutido + Muito material na internet + CPU ARMv8 e 2~8Gb de ram Orange Pi Zero 🍊 - Documentação ruim + Wifi e Bluetooth embutido + Muito barato + CPU ARMv6 e 512mb de ram Onion Omega2 + Low Profile + Larga escala + Wifi embutido + CPU MIPS e 64mb de ram
- 12. BeagleBone 🐶 Orange PiPlus 2🍊 Raspberry Pi Zero 👑 Banana Pi M3 🍌
- 13. “É SÓ SAIR PROGRAMANDOAGORA ?”
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- 15. Configuração dos dispositivos Pontosimportantes quando pensar no hardware • ID do Dispositivo • Setup Inicial • Wifi, Bluetooth, Serial • Provisionamento • Atualização remota • Reset de Fabrica
- 16. Design Final Tem queparecer bonito pro usuário final • Usar placas de prototipagem é valido ? • Case • Proteção pode depender do ambiente que vai ser instalado • Placa de Circuito Impresso (PCB) • Componentes (BOM) • Otimizar custos e também prever demanda • Montagem/Soldagem em larga escala • Certificação
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- 18. Comunicação Cada um temuma aplicação diferente • Depende de algumas variáveis • Distância • Energia • Banda • Custo
- 19. Comunicação - CamadaFisica Formas de conectar dispositivos • IP • Ethernet • WiFi • Redes Celular - GPRS/3G • Cat M1 / NB-IoT • Satélite • 6Lowpan (Bluetooth) / OpenThread • Protocolos • TCP • Socket, WebSocket • HTTP, MQTT • HTTP2/gRPC • UDP • Socket, CoAP, LwM2M
- 20. Comunicação - CamadaFisica Formas de conectar dispositivos • Não IP • Bluetooth • Zigbee / ZWave • LoRa • Sigfox • Ultra-wide band • RF em geral • Protocolos • LoRaWan • Bluetooth LE • Bluetooth Mesh • Zigbee Cluster Library • LoRa Mesh
- 21. Comunicação Tradeoff de distânciavs banda vs energia
- 22. IP VS NÃOIP O QUE É IMPORTANTE AQUI
- 23. INFORMAÇÕES E SERVIÇOS CoisasNuvemGateway Bluetooth LE WiFi/3G DADOS
- 24. Automação Residencial Wifi, Zigbee,BLE, ZWave, RF
- 25. Monitoramento de ativos RedeCelular, NB-IoT, Satellite, LoRa, Sigfox
- 26. Pagamentos RFID, NFC eQRCode
- 27. Monitoramento de ativosindoor RFID, Bluetooth LE, Ultra-wide band, Cameras
- 28. Sensoriamento Remoto Zigbee, LoRa,NB-IoT, Sigfox
- 29. Serialização Formato dos dados •JSON • XML • Protocol Buffer • Escova Bit • CBOR • Low Power Payload - LPP
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- 31. NÃO EXISTE LINGUAGEM MELHORPRA IOT
- 32. NÃO EXISTE NUVEM MELHORPRA IOT
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- 34. Modelagem e Armazenamentode dados Dicas de como salvar dados de dispositivos de IoT • Dado Atual / Tempo Real • Series temporais ( Time Series ) e Eventos • Associação • Famosos CRUDs • Lampada > Comodo > Casa > Usuario • Rastreador > Veiculo > Frota > Empresa > Usuario • Sensor > Silo > Fazenda > Usuario • Poucos dados normalmente
- 35. Dados em TempoReal Como funciona e alguns bancos que podem ser utilizados • Salva apenas último dado do dispositivo • Pode ser o mesmo que o de associação • Exemplos • Firebase Realtime Database ( Não recomendo o Firestore nesse contexto ) • Clientes podem receber atualização em tempo real • AWS Dynamo DB • Elastic Search • Mongo DB ( e outros orientados a documento )
- 36. Dados temporais eeventos/alertas Como funciona e alguns bancos que podem ser utilizados • Append Only - Apenas insira dados - Dados imutáveis • Escolha um DB que escale de forma fácil e que tenho bom suporte a consultas • Exemplos • GCP BigQuery ( SQL ) • AWS Redshift ( SQL ) • Timescale DB ( PostgreSQL ) • InfluxDB • SnowflakeDB • MongoDB / ElasticSearch ( não tão bons pra consulta )
- 37. Dados de Associação Comofunciona e alguns bancos que podem ser utilizados • Não tem muitas recomendações, escolha o que o seu coração mandar • Fluxo de dados não é tão intenso quanto nos outros dois casos • Exemplos • Firebase / DynamoDB • MySQL / Postgres • ElasticSearch / MongoDB
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- 39. Autenticação e Autorização Comoseus dispositivos vão ser permitidos a se comunicar com seu backend • Pode ser uma simples validação de Serial / ID do dispositivo • Baseado em Token • Par de chaves ( API Key/Secret ) • Chave/Certificado Assimétricos • Muita gente esquece disso • Ex: Usa broker mosquitto mas ele é bem ruim para adicionar auth em cima • Afeta o processo de provisionamento que falamos antes • Quanto essas chaves vão ser passadas pro device ?
- 40. Envio - Nuvem=> Dispositivo Como mandamos comandos para nosso dispositivo ? • Depende do protocolo escolhido e da necessidade do projeto • Exemplos • MQTT e Websockets permitem comunicação em tempo real • HTTP/CoAP - Dispositivo pode checar o backend de tempos em tempos • LoRa / LoRaWan • Rede Celular • Integração com a rede celular para “acordar” o dispositivo
- 41. Recebimento - Dispositivo=> Nuvem Como mandamos dados para a nuvem • Depende do protocolo escolhido • Alta disponibilidade • Não podemos perder dados importantes • Deixar a camada bem fina e sem muita logica • Com mensageria fica mais fácil
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- 43. Mensageria ⭐ Uma dasmelhores formas de escalar sistemas • Jogue seus dados pra uma fila o mais cedo possível • Ajuda a processar grande quantidade de dados • Escalabilidade Horizontal • Redução de perda de dados • Exemplos • Se estiver em nuvem, use o que tem lá - AWS SQS e GCP PubSub • NSQ, NATS, RabbitMQ, Kafka
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- 45. Front End Nada muitoespecial • Web • Escolha seu framework favorito • Dá pra ser feliz com qualquer um • Mobile • Nativo • Hibrido • Flutter, React Native, Xamarin • Administração / Back office • CRUDzão
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- 47. Visualização de Dados Algumasferramentas para monitorar os dispositivos • Depende do banco que você escolheu para armazenar os dados temporais • Exemplos • Grafana • PowerBI • Tableau • Google Data Studio
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- 50. Machine Learning Temos muitosdados, o que fazer com isso ? • Manutenção preditiva • Detecção de Imagens • Análise de Sons/Audio • Preenchimento de falhas
- 51. Edge Computing /Tiny ML Rodar processamento na borda • Faz muito sentido em entradas de Imagens/Audio • Também em sensor com dados muito frequentes • Acelerômetro, vibração, rotação • Importantes em manutenção preditiva • Reduzir banda/trafego de dados • Privacidade • Latência e Confiabilidade
- 52. • Faz muitosentido em entradas de Imagens/Audio • Também em sensor com dados muito frequentes • Acelerometro, vibração, rpm • Importantes em manutenção preditiva • Reduzir banda/trafego de dados • Privacidade • Latência e Confiabilidade Edge Computing / Tiny ML Rodar processamento na borda Sparkfun Edge
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- 54. AFINAL, O QUEUM PROFISSIONAL DE IOT PRECISA SABER ?
- 55. NÃO TENTE FAZERTUDO
- 56. Em alguns casoso hardware pode ser terceirizado Pode existir soluções que já resolvam alguns problemas • Rastreadores GPS/3G • Software Traccar • Placas da Particle • Já vem com OTA e plataforma de gerenciamento de hardware • Arduino está investindo em plataforma de IoT mais completa • Tags Bluetooth/iBeacon prontas e gateways Wifi/BLE • Sensores LoRa já prontos • Busque por produtos LoraWan Certified
- 57. 57 Produtos LoRa Lista comvários fornecedores
- 58. Geralmente nuvem publicasnão são soluções completas De novo, não existe melhor nuvem para IoT • Google Cloud, AWS e Azure tem soluções de comunicação com o dispositivo • Autenticação e Autorização • Broker MQTT • Gateway HTTP • Mas não vão muito além disso, você tem que construir
- 59. Terceirize a plataformade IoT As vezes sua especialidade é justamente em Hardware • Things.io • LoRa - The Things Network ( TTN ) • Tago e ProIoT ( BR ) • Thing Speak • Arduino Cloud • Particle Cloud
- 60. Terceirize a partede Machine Learning Algumas plataformas hoje facilitam como começar com isso • AWS Sage Maker • GCP AI Platform / Auto ML / Firebase ML • Edge Impulse ⭐
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- 64. Como falar comPlantas usando IoT
- 65. Monitoramento de ativosvia GPS e Rede Celular
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- 67. Braço Robotico controladopor Voz
- 68. Monitoramento indoor usandocameras e Machine Learning Arquitetura Local
- 69. Front End -Local
- 71. Monitoramento de Barcos RedeCelular, Múltiplos Sensors, Alertas e Escala Global
- 72. Obrigado! aviebrantz.com youtube.com/alvaroviebrantz twitch.tv/alvaroviebrantz Alvaro Viebrantz Google DeveloperExpert for IoT and Product Engineer at Leverege aviebrantz.com @alvaroviebrantz