TRABALHO MIC

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INSTITITO POLITÉCNICO METROPOLITANO DE ANGOLA 
 
 
 
GABRIEL CONDE TATI 
 
CASAS INTELIGENTES NO CONTEXTO DA INTERNET 
DAS COISAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LUANDA 
2022 
 
 
 
 
 
GABRIEL CONDE TATI 
 
 
 
 
CASAS INTELIGENTES NO CONTEXTO DA INTERNET DAS COISAS 
 
 
 
NÚMERO DE ESTUDANTE:202000193 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LUANDA 
 2022
Trabalho de pesquisa apresentado ao 
Instituto Politécnico Metropolitano de 
Angola na cadeira de Metodologia e 
investigação cientifica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“Qualquer tecnologia suficientemente avançada é indistinguível da magia” 
 Arthur C Clark
 
 
Índice Pág. 
Resumo ........................................................................................................................ I 
Abstract ........................................................................ Erro! Indicador não definido. 
lista de siglas e abreviaturas ....................................................................................... II 
lista de figuras ............................................................................................................ V 
lista de tabelas .................................................................................................................................... VII 
Introdução ................................................................................................................... 8 
Justificativa ................................................................................................................. 9 
Problema de estudo ........................................................................................................................... 10 
Objectivos:................................................................................................................. 10 
Geral: ........................................................................................................................ 10 
Especificos: ............................................................................................................... 10 
Metodologia ......................................................................................................................................... 10 
Estrutura do trabalho ......................................................................................................................... 11 
CAPÍTULO 1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA DE CASAS INTELIGENTES E 
INTERNET DAS COISAS ......................................................................................... 12 
1.1- Introdução ............................................................................................................................ 12 
1.2- Funcionamento de uma rede iot. ..................................................................................... 14 
1.2.1.1. Estágios da arquitectura iot .............................................................................................. 16 
1.2.1.2. Camadas da arquitectura IoT. .......................................................................................... 19 
1.3. Protolocos da rede iot ........................................................................................................ 20 
1.4. Desafios da iot .................................................................................................................... 21 
1.5. Iot e big data. ............................................................................ Erro! Indicador não definido. 
1.6. Necessidade da implementação do iot com o big data. .... Erro! Indicador não definido. 
1.6.3. Casas inteligentes em ambientes Aiot. ........................................................................... 25 
1.6.3.1. Processo da iot em casas inteligentes. ........................................................................... 26 
Conclusões parciais ................................................................................ Erro! Indicador não definido. 
CAPÍTULO 2: DESCRIÇÃO DA PARTE EXPERIEMENTAL. .................................. 30 
2.1.2. Sinais eletrónicos. ................................................................... Erro! Indicador não definido. 
2.1.2.2. Sinais analógicos. .................................................................... Erro! Indicador não definido. 
2.1.3. Microcontroladores. ................................................................. Erro! Indicador não definido. 
2.1.4. Conversor analógico- digital .................................................. Erro! Indicador não definido. 
2.1.5. Comunicação serial ................................................................. Erro! Indicador não definido. 
2.1.6. Modulação por largura de pulso (pwm) ............................... Erro! Indicador não definido. 
2.1.7. Motor de passos ...................................................................... Erro! Indicador não definido. 
 
 
2.1.8. Tensowflow .......................................................................................................................... 30 
2.1.9. Opencv (open source computer vision library) .............................................................. 30 
2.1.10. Python .................................................................................................................................. 31 
2.1.12. Processing ................................................................................ Erro! Indicador não definido. 
2.1.13. Plataforma Arduíno. ................................................................ Erro! Indicador não definido. 
2.1.13.1. Software arduíno. ............................................................................................................... 32 
2.1.14. Fritzing .................................................................................................................................. 33 
2.1.15. Composição do projecto experiemental.......................................................................... 33 
2.1.16. Funcionamento do circuito ................................................................................................ 46 
2.1.17. Fluxo de dados do projecto............................................................................................... 47 
2.1.18. Esquema eléctrico da parte experimental. ..................................................................... 47 
Conclusões parciais ..................................................... Erro! Indicador não definido. 
Conclusões Gerais. ............................................................................................................................ 50 
Referências bibliográficas ................................................................................................................. 51 
I 
 
RESUMO 
O presente trabalho é como se fosse um exemplar de como seria uma casa 
realmente inteligente envolvendo a Internet Das Coisas. Ele começa por abordar 
aspectos teóricos correlacionados ao surgimento da Internet Das Coisas, das casas 
inteligentes e seu desenvolvimento até a era actual, aborda os aspectos técnicos 
correlacionados a internet das coisas como os protocolos, arquitecturas, estágios, 
bem como desafios que a internet das coisas tem e terá que enfrentar ao longo dos 
anos; isso, como elementos importantes a saber antes de se fazer qualquer projecto 
de casas inteligentes. Mostra o estado actual das casas inteligentes e realça com os 
mais diversos exemplos de como as casas inteligentes podem ser dotadas de 
sistemas realmente inteligentes que facilitam a vida de seus utentes, isso, por 
intermédio da convergência da IoT com áreas comoa inteligência Artificial e o bIg 
Data. Após isso, o presente trabalho apresenta um experimento, demostrando como 
realmente seria essa casa na práctica, através dos mais diversos sensores e 
actuadores representados em uma maquete. O mesmo finaliza analisando os 
resultados obtidos. 
Palavras-Chave: Big Data, Casas Inteligentes, Energia Inteligente, Inteligência 
Artificial., Internet Das Coisas e Sustentabilidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
II 
 
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS 
6LoWPAN - IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks 
AMQP – Advaced Message Queuing Protocol 
ACS- Auto Configured Server 
AVAC- Aquecimento, Ventilação e Ar-Codicionado 
ADC- Analogic- Digital Converter 
API – Application Programming Interface 
ARP – Address Resolution Protocol 
BLE - Bluetooth Low Energy 
BIT- Binary Digit 
CPUs- Central Processing Units 
DNS- Donain Number System 
DDS – Data Distribuition Service 
DODAG- Destination Oriented Directed Acyclic Graphs 
DTLS- Datagram Transport Layer Security 
ECHO- Electronic Computing Home Operator 
EEPROM – Electrically-Erasible Programable Read-Only Memory 
EPC – Electronic Power Control 
EPC -Electronic Product Code 
GHZ- Giga Heartz 
GLP - Gás liquefeito de Petróleo 
GPUs- Graphics Processing Units 
GSM – Global System Mobile 
HTTP – Hyper Text Transfer Protocol 
IA – Artificial Intelligence 
ICANN – Internet Corporation for Assigned Names and Numbers 
ICMP – Internet Control Message Protocol 
IDE – Integrated Development Enviroment 
Ids-Identificaions 
IEEE – Institute Of Electrical and Electronic Engenners 
IETF- Internet Engineering Task Force 
III 
 
IGMP – Internet Group Management Protocol 
IoT- internet of Things 
IP – Internet Protocol 
IPv4 – Internet Protocol Version 4 
IPv6 – Internet Protocol Version 6 
JARVIS – Just a Rather Very Intelligent System 
LAN – Local Area Network 
LPWAN – Low-Power Wide-Area Network 
M2M – Machine-to-machine 
MAC- Media Access Control 
MCU – Microcontoller Unit 
mDNS -multicast Domnain Number System 
ML – Manchine Learning 
MOS – Metalic Oxide Semicondutor 
MQTT – Message Queuing Telemetry Transport 
MTU- Maximum Transmission Unit 
MHZ- Mega Heatz 
NFC – Near Field Communication 
NTC – Negative Temperature Coefficient 
OSI – Open Systems of Interconection 
PAN – Personal Area Network 
PLC- Programable Logic Controller 
PHY -Physical Layer 
PPPoE – Point-to-Point protocol over the Ethernet 
PPV- Passos Por Volta 
PWM – Pulse Widh-Modulation. 
REST- Representational State Transfer 
RFI – Request for Information 
RFID – Radio Frequency Identification 
RPL - Routing Protocol for Low power and Lossy Networks 
SPI- Serial Peripheral Interface 
IV 
 
SRAM – Static radom-access memory 
TCP – Transmission Control Protocol 
TCP- Transmission Control Protocol 
TPUs- Tensors Processing Units 
uCode- Microcode 
UDP – User Datagram Protocol 
UNB – Ultra Narrow Band 
URL – Uniform Resource Locator 
WAN – Wide Access Network 
Wi-fi – Wireless Fidelity 
WOL- Woke On LAN 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
V 
 
Lista de figuras Pág. 
Figura 1: ECHO IV ............................................................................................................................. 12 
Figura 2: Diagrama em blocos simplificado dos componentes de uma rede IoT .................... 15 
Figura 3: Exemplo de uma arquitectura IoT eficiente ................................................................... 16 
Figura 4: Sensores da rede IoT........................................................................................................ 18 
Figura 5: Camadas da arquitectura IoT. ......................................................................................... 19 
Figura 6: Estructura padrão do funcionamento do MQTT ................ Erro! Indicador não definido. 
Figura 7: Representação das camadas do COAP ............................. Erro! Indicador não definido. 
Figura 8: Processo de colecta de grandes dados. ............................. Erro! Indicador não definido. 
Figura 9: Exemplos de entrada e saídas digitais ............................... Erro! Indicador não definido. 
Figura 10: Exemplos de entradas e saídas analógicas ..................... Erro! Indicador não definido. 
Figura 11: O microcontrolador Attiny817 ............................................. Erro! Indicador não definido. 
Figura 12: Conversor ADC de 8 bits ..................................................... Erro! Indicador não definido. 
Figura 13: Ilustração de uma comunicação serial⁠ .............................. Erro! Indicador não definido. 
Figura 14: Forma de onda do PWM⁠⁠ ..................................................... Erro! Indicador não definido. 
Figura 15: Interface do Android Studio ........................................................................................... 54 
Figura 16:Processing IDE ................................................................................................................. 55 
Figura 17: Arduíno IDE rodando no Ubuntu ................................................................................... 56 
Figura 18: Fritzing rodando no Windows 10 .................................................................................. 57 
Figura 19: Arduíno Mega Rev3. ....................................................................................................... 58 
Figura 20: Módulo de Ethernet W5500 ........................................................................................... 60 
Figura 21: Modulo KY-008 ................................................................................................................ 61 
Figura 22: Sensor MQ-2 .................................................................................................................... 62 
Figura 23: Modulo Sensor DHT11 ................................................................................................... 63 
Figura 24: Sensor HC-SR501 ........................................................................................................... 64 
Figura 25: Sensor de humidade com conversor ............................................................................ 66 
Figura 26: Modulo sensor de chamas IV KY-026 e sua estruturação........................................ 67 
Figura 27: Motor de passo 28BYJ-48 .............................................................................................. 68 
Figura 28: Modulo ULN2003 ............................................................................................................. 69 
Figura 29: Válvula Eléctrica Selenoidal de Água........................................................................... 70 
Figura 30: Pinagem do Transístor 2N222A.. .................................................................................. 71 
Figura 31: Transístor 2N222A.. ........................................................................................................ 71 
Figura 32: Ventiladores de 12v.. ...................................................................................................... 72 
Figura 33: Fluxo de Dados do projecto.. ......................................................................................... 73 
VI 
 
Figura 34: Esquema eléctrico do protótipo de uma casa inteligente.. ....................................... 73 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VII 
 
 
Lista de tabelas Pág. 
Tabela 1: Panorama da evolução das casas inteligentes ......................................... 13 
Tabela 2: Características técnicas do Arduíno Mega ................................................34 
Tabela 3: Características do módulo Ethernet w5500. .............................................. 35 
Tabela 4: Características do Modulo KY-008. ........................................................... 37 
Tabela 5: Características do MQ-2 ............................................................................ 38 
Tabela 6: Características do sensor DHT11 ⁠.............................................................. 39 
Tabela 7: Características do sensor PIR. .................................................................. 40 
Tabela 8: Caraterísticas do sensor de humidade do solo ......................................... 41 
Tabela 9: Caraterísticas do sensor de chamas IV KY-026 ........................................ 66 
Tabela 10: Características do motor de passo 28BYJ-48 ......................................... 67 
Tabela 11: Caraterísticas da Válvula Eléctrica Solenoidal de Água de 12 V ............. 69 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
INTRODUÇÃO 
 
Actualmente têm-se vivenciado uma nova era, a da internet das coisas ou IoT 
(Internet of Things), onde muitos dispositivos electrónicos ao nosso redor estão sendo 
interligados por uma rede [1] ⁠. A internet das coisas está a transformar os objectos 
físicos do nosso dia-a-dia como refrigeradores, televisores, parques de 
estacionamento, empresas, cidades e entre outros, em um ecossistema de 
informações que irão enriquecer nossas vidas. 
A IoT é compreendida como sendo a ligação de objectos físicos de um aparelho ou 
dispositivo electrónico às estruturas físicas mais rígidas, por meio de redes com e sem 
fio, com o auxílio de sensores e actuadores embutidos aos objectos físicos. 
O surgimento da IoT também lança uma nova ideia sobre o conceito de uma casa 
inteligente. Os equipamentos domésticos habilitados para IoT permitem que uma casa 
inteligente seja mais inteligente, controlável remotamente e interconectada. O conceito 
de inteligência ele vai além de automatizar ou simplesmente aplicar regras pré-
estabelecidas, devido a adicção do estudo da inteligência artificial ou IA (Intelligence 
Artificial), aplicado na IoT com o foco na automação residencial. Com isso abre-se um 
leque de estudos e desafios para demonstrar que os sistemas residenciais devem 
interagir com os habitantes da casa e aprender com seus comportamentos [2]. 
A internet das coisas, permite sentir a condição dos objectos físicos controlados 
remotamente em uma rede existente. Esta é uma forma moderna de integração de 
objectos físicos em um sistema baseado em computador, criando oportunidades para 
maior precisão, eficiência e vantagem económica. A harmonia entre a colecta de 
dados pelos sensores e a execução das tarefas pelos actuadores norteiam a base da 
IoT. Ela pode ter um papel preponderante na prevenção de desastres naturais, na 
monitorização de fábricas, automóveis, rios, produtos químicos, minimizando assim 
significativamente a poluição do ar e da água. 
A internet diariamente gera uma quantidade massiva de dados através de vários 
serviços tal como pesquisas web e em plataformas de redes sociais como o Facebook, 
Instagram, e entre outras. Em contra partida, a IoT também está gerando uma 
quantidade massiva de dados a cada segundo, está acelerando e aumentando essas 
estatísticas devido a conexão de objectos físicos (sensores) a internet, enquanto 
colectam diferentes tipos de dados [3] ⁠. Estes dados da vêm 
9 
 
em grandes quantidades e de diversos tipos, chegam em tempo real, e com a 
possibilidade de uma origem incerta, ou seja, possui volume, velocidade e grande 
variedade de informação, tornando a solução de armazenamento e análise complexo. 
Para isso, tem-se implementado um conjunto de técnicas para o manuseamento e 
análise desses dados. 
As informações obtidas pelos hardwares de uma residência, sejam elas sensores, 
memórias e processamentos, devem ser estudadas e adaptadas de forma a criar 
regras de automação do ambiente ao comportamento dos habitantes. 
Com esse estudo pretende-se demostrar que é possível construir uma residência 
realmente inteligente com capacidade de ser controlada remotamente, tomar decisões 
autónomas e aprender com o comportamento e hábitos dos seus utentes. 
JUSTIFICATIVA 
 
A pertinência do presente trabalho se assenta em dois factores: 
1. A internet das coisas é uma das áreas que mais tem crescido a nível mundial, 
apesar dos impactos causados pela covid-19, estima-se que o mercado da IoT 
terá um crescimento de 24.9% no período 2020-2027 ⁠[4].⁠ No final de 2018, havia 
cerca de 22 bilhões de dispositivos conectados à Internet das Coisas (IoT) em uso 
em todo o mundo. O número de dispositivos conectados à Internet das coisas (IoT) 
em todo o mundo será de 38,6 bilhões em 2025. Além disso, as previsões sugerem 
que em 2030 cerca de 50 bilhões desses dispositivos IoT estarão em uso em todo 
o mundo, criando uma enorme rede de dispositivos interconectados abrangendo 
tudo, desde smartphones a utensílios de cozinha [5] ⁠. Em 2020, os investimentos 
em soluções IoT ultrapassaram 1 trilião de dólares. Essa tecnologia está se 
tornando uma arma poderosa na solução de diversas necessidades que afectam 
nosso dia-a-dia. Essas estatísticas só mostram que essa é uma tecnologia que 
veio pra ficar e que irá transformar o mundo, bem como também revelam é uma 
área ainda em crescimento, o que se torna uma grande oportunidade para 
empresas, governos e pessoas singulares e principalmente para os formandos na 
área da electrónica e telecomunicações apresentarem seu contributo; 
2. A cada ano que passa a sociedade fica mais agitada, o nível do custo de vida mais 
alto e o planeta cada vez mais poluído, fazendo com que consequentemente as 
pessoas trabalhem mais, tendo menos tempo para suas tarefas domésticas, sem 
conseguir encontrar tempo pra descanso, conforto e entretenimento, com contas 
10 
 
de água e luz exorbitantes devido dificuldades na economia dos mesmos e 
vivendo em um mundo cada vez menos saudável devido os diversos tipos 
poluições e situações. 
Se aplicarmos em casas soluções de internet das coisas com auxílio da 
inteligência artificial, diversos objectos do nosso dia-a-dia podem ser conectados 
como propósito de melhorar a qualidade de vida dos habitantes de forma a prover 
mais conforto e entretenimento. Com a aplicação da IoT é possível abrir caminho 
para que a automação residencial possa almejar algo maior, sendo um meio para 
alcançar a visão da comunicação de qualquer hora, qualquer lugar, qualquer coisa 
realizada. Além disso, a IoT poderá ajudar a colectar dados sobre diferentes tipos 
de informações reduzindo gastos, perdas e custos. Do mesmo modo, esta 
tecnologia poderá informar se determinados objectos necessitam de troca ou 
reparo, ajudar as pessoas com necessidades afectivas a estarem mais integradas 
e mais próximas das actividades normais e resolver certas necessidades ou 
dificuldades que afectam nosso quotidiano. 
PROBLEMA DE ESTUDO 
 Como podem ser aplicados sistemas residências inteligentes, que permitam 
coadjuvar os assuntos domésticos de forma autónoma? 
Objectivos: 
Geral: 
 Desenvolver um sistema inteligente para casas, no contexto da Internet das 
Coisas. 
Específicos: 
 Abordar teoricamente todos os aspectos relacionados a IoT, sua importância e 
sua aplicação e sua associação em casas inteligentes; 
 Descrever a parte experimental de um protótipo de casa inteligente num 
ecossistema AioT (Inteligência Artificial + Internet das coisas) elaborado, 
permitindo a interação humano-computador e criando uma plataforma de 
nuvem para a interligação de sistemas inteligentes, monitoramento, 
asseguramento e gerenciamento da rede IoT. Posteriormente analisar os 
resultados obtidos relativamente ao projecto de casas inteligentes no contexto 
ora apresentado. 
METODOLOGIA 
 O presente trabalho se fundamenta na pesquisa bibliográfica,onde é 
11 
 
sustentada pelas informações de teses, dissertações, artigos, livros e sites na 
internet, tendo como finalidade desenvolver os objectivos propostos na pesquisa, ou 
seja, resolver o problema; e no método experimental, na qual realizar-se-á o 
processo de modelação, para a simulação e apresentação do protótipo. 
ESTRUTURA DO TRABALHO 
 O presente trabalho está dividido em 2 capítulos; 
Capítulo 1: Fundamentação teórica de internet das coisas e casas inteligentes; neste 
capítulo apresentar-se-á a introdução de conceitos fundamentais da IoT, suas 
características e arquitectura, bem como uma abordagem sobre o Big Data, 
Inteligência Artificial, sua importância e relacção com a IoT. Demonstrar-se-á como a 
IoT se desenvolve e é aplicada no cenário de casas inteligentes que está relacionado 
com escopo deste trabalho. 
Capítulo 2: Descrição da parte experimental e análise dos resultados obtidos; neste 
capítulo descrever-se-á os componentes e softwares utilizados, suas funções e 
especificações. Mostrar-se-á o esquema eléctrico e arquitectura da casa, bem como 
a análise dos resultados obtidos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
 
CAPÍTULO 1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA SOBRE CASAS INTELIGENTES E 
INTERNET DAS COISAS 
1.1- Introdução 
O conceito prático de casa inteligente chega ao mercado para dar mais comodidade, 
conforto e praticidade aos seus usuários. 
Antes, a automação de casas somente era possível na ficção científica, mas só se 
tornou práctica com a inovação da tecnologia dos últimos anos. Controlos remotos 
começaram a aparecer em 1800. Por exemplo, Nikola Tesla patenteou a ideia de um 
controlo remoto de embarcações e veículos em 1898, na qual chamou de tele-
automato [6].⁠ 
O surgimento de dispositivos eléctricos só começou entre 1901 e 1920, porém não 
eram considerados nada inteligentes, mas para a época era um grande avanço. O 
primeiro aspirador movido a motor foi feito em 1901, e um mais prático foi desenvolvido 
em 1907 [7]⁠. Nesse meio tempo também foi desenvolvido o refrigerador, a secadora 
de roupas, máquina de lavar, torradeiras, entre outros utensílios. 
Nos anos de 1966 e 1967 o engenheiro Jim Sutherland um engenheiro da 
Westinghouse Corporation, criou a máquina conhecida como Electronic Computing 
Home Operator ou ECHO IV, que foi o primeiro dispositivo inteligente, entretanto ele 
nunca foi comercializado. Ele poderia computar compras, controlar a temperatura na 
casa e até ligar e desligar coisas. O dispositivo era todo feito à mão com partes 
electrónicas e de madeira. Um ano depois, Neimann-Marcus anunciaram o 
Computador de Cozinha (do inglês, Kitchen Computer), que utilizava uma linguagem 
chamada BACK e os usuários tinham que fazer um curso de duas semanas para poder 
usá-lo. Isso fez com que o produto se tornasse nada prático do ponto de vista do 
usuário, além do alto custo do mesmo [8] ⁠ . A figura 1 mostra a imagem real do ECHO 
IV. 
 
 
 
 
Figura 1: ECHO IV. Fonte: [8] ⁠ 
 
13 
 
Em 2000 foi que as casas inteligentes começaram a surgir, mas com outro termo, 
eram chamadas de casas autónomas ou casas em rede, ao mesmo tempo que se 
tornavam mais acessíveis, devido ao investimento em microcontroladores por causa 
da explosão da era dos computadores nos anos anteriores e o advento da Internet fez 
possível o aparecimento dos primeiros dispositivos inteligentes. A tabela 1 nos 
apresenta um panorama melhor sobre a evolução das casas inteligentes. 
Tabela 1: Panorama da evolução das casas inteligentes- Adaptado de [1] ⁠ 
ANO FASE FORMAÇÃO TÉCNICA 
FUNÇÃO 
PRINCÍPAL 
1990s 
Automação 
Residencial 
Internet Banda Larga 
Automatização do 
lar 
2000s 
Casa conectada 
ou em rede 
Smartphone e Aplicativo 
Monitoramento e 
controlo remoto 
2010s- Actual Casa Inteligente IoT e A.I 
Consciência do 
contexto 
 
As casas de antigamente se tinham televisão e rádio já eram bastante modernas. Hoje 
uma casa tem no mínimo mais de um computador, e conta com adventos inclusive 
para torna-las mais tecnológica, como alarmes e luz que acende por sensor. 
Mas com a evolução da IoT, os grandes projectos de automação residencial não serão 
mais o foco. A Internet das Coisas veio para facilitar a instalação e o uso e, claro, ser 
muito mais acessível (em termos de custos de infraestrutura) a todos os usuários. 
A Internet das Coisas ou do inglês IoT (Internet of Things) é um dos assuntos principais 
quando se fala da revolução tecnológica. É um fenómeno actual, mas que continua a 
se desenvolver e tende a desenhar o futuro de uma forma completamente inédita. 
Suas possibilidades são inúmeras; a Internet das Coisas está transformando nossa 
relação com a tecnologia, mudando o modo como interagimos com o mundo e 
principalmente, o modo como o mundo interage connosco. 
O conceito de internet das coisas surgiu em 1982, quando uma máquina de coca-cola 
modificada foi conectada a internet, na qual era capaz de reportar as bebidas que 
continha e se elas estavam frescas. Mais tarde em 1991, uma visão contemporânea 
14 
 
de IoT sob a forma de computação ubíqua foi dada pela primeira vez por Mark Weiser. 
No entanto, em 1999, Bill Joy deu uma pista sobre a comunicação device to device ou 
M2M (do inglês do machine-to-machine) na sua taxonomia da internet. No mesmo 
ano, Kevin Ashton propôs o termo Internet das Coisas para descrever um sistema de 
dispositivos interligados [9].⁠ 
A internet das coisas pode ser definida como o conjunto de sensores e actuadores 
conectados por rede a um sistema computacional. Esses sistemas podem monitorar 
e gerenciar a saúde e as acções das máquinas e objectos conectados. E esses 
sensores podem também monitorar o mundo natural, pessoas e animais [10] ⁠⁠. 
A IoT é a utilização de dispositivos e sistemas inteligentemente ligados a alavancar 
dados recolhidos por sensores e actuadores incorporados em máquinas e outros 
objectos físicos. A GSM Association realça a previsão de que a IoT se espalhe 
rapidamente ao longo dos próximos anos e esta convergência irá desencadear uma 
nova dimensão de serviços que melhoram a qualidade de vida dos consumidores e 
produtividade das empresas [11] ⁠. 
 Diferentes definições são utilizadas por vários grupos para descrever ou promover 
uma visão particular de o que significa IoT e os seus aspectos mais importantes. 
Aos poucos a IoT, está ganhando espaço em objectos comuns como relógios, 
celulares, computadores e até em nossas casas. 
1.2- Funcionamento de uma rede IoT. 
O funcionamento de um sistema de rede, na sua maioria é dependente dos aspectos 
internos ou estrutura interna. No mesmo sentido isso não difere ao que se remete a 
IoT. Para que ela funcione como pretendido, dependerá da sua estruturação interna 
também, que na qual inclui: a arquitectura, que vai desde as componentes usadas na 
sua construção aos mais diversos modelos de redes e topologias, bem como aos mais 
diversos protocolos de rede que permitem a comunicação eficiente entre os 
dispositivos. Como mostra a figura 2, de uma maneira muito simplificada, uma rede 
IoT é basicamente formada por sensores, processadores, gateways e aplicativos. Em 
outras palavras, esses elementos são considerados as componentes básicas para a 
montagem de um sistema IoT ou o chamado bloco de construção da IoT. 
15 
 
 
Figura 2: Diagrama em blocos simplificado dos componentes de uma rede IoT. Fonte: Autor 
Na qual funcionam da seguinte maneira [12]: 
 Sensores 
Os sensores formam o front-end dos dispositivos IoT. Estas são as chamadas coisas 
do sistema. Seu objectivo principal é coletar dados de seu entorno (sensores) ou 
fornecer dados ao seu entorno (actuadores). Eles devem ser dispositivos identificáveis 
de forma única com um endereço IP exclusivo para que possam ser facilmente 
identificáveis em uma grande rede. Eles devem ser activos por natureza, o que 
significa que devem ser capazes decolectar dados em tempo real. Eles podem 
funcionar por conta própria (de natureza autônoma) ou podem ser feitos para funcionar 
pelo usuário, dependendo de suas necessidades (controlado pelo usuário). 
Exemplos de sensores são: sensor de gás, sensor de fumo e fogo, sensor de 
humidade, etc. 
 Processadores 
Como em um computador ou em outro sistema eléctrico, os processadores são o 
cérebro de um sistema IoT. Basicamente, o processador funciona principalmente com 
dados em tempo real e com fácil controlo do aparelho. Os processadores são 
responsáveis por proteger os dados para criptografar e descriptografar. 
 Gateways 
A principal tarefa dos gateways é rotear os dados processados e transferi-los para 
bancos de dados adequados ou armazenamento de rede para utilização 
adequada. Em outras palavras, o gateway auxilia na comunicação dos dados. A 
comunicação e a conectividade de rede são essenciais para os sistemas IoT. 
16 
 
Exemplos de gateways são LAN (Local Area Network), WAN (Wide Area Network), 
PAN (Personal Area Network), etc. 
 Aplicativos 
O painel do aplicativo é o bloco final do sistema IoT. Sua aplicação é essencial para a 
utilização adequada dos dados brutos colectados. Os aplicativos baseados em nuvem 
estão dando um significado eficaz aos dados colectados. Na qual o usuário controla o 
aplicativo e tem o ponto de entrega de determinados serviços. 
1.2.1. Arquitectura de uma rede iot 
A arquitectura de um sistema é entendida como um processo de conexão entre os 
componentes. Ela é o primeiro elemento na constituição de um sistema de rede e é a 
uma base principal para o funcionamento eficiente do mesmo. Basicamente, não 
existe uma concorrência padrão única ou definida universalmente para a arquitectura 
da IoT. Acima de tudo, a arquitectura IoT difere com base em suas funcionalidades e 
dependendo de suas soluções ou necessidades. Neste sentido a figura 3 apresenta 
de forma ampla um exemplo de arquitectura IoT eficiente para a demanda que se 
espera no futuro. 
 
Figura 3: Exemplo de uma arquitectura IoT eficiente. Adaptado de [13] ⁠. 
1.2.1.1. Etapas da arquitectura iot 
A arquitectura do sistema IoT é frequentemente descrita como um processo de quatro 
fases em que os dados fluem de sensores ligados as coisas, através de uma rede e 
17 
 
eventualmente para um centro de dados empresarial ou a uma nuvem, para fins 
processamento, análise e armazenamento. 
Na Internet das Coisas, uma coisa pode ser uma máquina, um edifício ou mesmo uma 
pessoa. Os processos na arquitectura IoT também enviam dados na outra direcção 
sob a forma de instruções ou comandos que dizem a um actuador ou outro dispositivo 
fisicamente ligado para tomar alguma acção a fim de controlar um processo físico. Um 
actuador pode fazer algo tão simples como acender uma luz ou tão consequente como 
desligar uma linha de montagem se for detectada uma falha iminente. 
1. O uso de sensores e actuadores 
A primeira etapa da arquitectura IoT trata do estabelecimento da camada física no 
ambiente. Trata-se de estabelecer os sensores e actuadores no ambiente físico ou 
real que auxiliam na colecta e captura de dados dos dispositivos e sistemas que estão 
sob controlo e observação. 
O processo começa com sensores e actuadores, os dispositivos conectados que 
monitoram (no caso dos sensores) ou controlam (no caso dos actuadores) alguma 
coisa ou processo físico. Os sensores capturam dados sobre o status de um processo 
ou uma condição ambiental, como temperatura, humidade, composição química, 
níveis de fluido em um tanque, fluxo de fluido em um tubo ou a velocidade de uma 
linha de montagem e muito mais [14]. 
Os sensores e actuadores são as principais fases da arquitectura. Os sensores 
desempenham um papel importante na recolha de dados do ambiente. Os actuadores 
convertem energia em torque que controla um sistema. Todos esses dados colectados 
podem ter vários graus de complexidade, desde um simples sensor de monitoramento 
de temperatura ou um feed de vídeo completo e complexo. Um dispositivo pode ter 
vários sensores que podem ser agrupados para fazer mais do que apenas detectar 
coisas. Um grande exemplo desta afirmação seriam os nossos smartphones que 
possuem vários sensores, como camaras, GPS, infravermelho e entre outros. 
A etapa mais rudimentar sempre permanecerá para seleccionar e colectar dados do 
ambiente circundante, seja um sensor autônomo ou vários dispositivos. 
A figura 4 nos dá uma ilustração dos mais diversos sensores que podemos encontrar 
em uma rede IoT. 
18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4: Sensores da rede IoT. Fonte: [15] ⁠ 
2. O uso de camadas de acesso à Internet (gateways) e aquisição de dados 
Uma vez que a primeira etapa é colocada de maneira adequada, a próxima etapa que 
entra em acção é o estabelecimento de um gateway de internet. Os dados capturados 
pelos sensores e atuadores estão na forma analógica e, para transformar esses dados 
analógicos em dados digitais, precisamos ter um mecanismo em vigor. Para resolver 
esse processo, o gateway de internet é usado. Com o uso de sistemas de aquisição 
de dados, os dados analógicos podem ser convertidos em um sistema e formato 
digital. Isso ajuda na função de agregação e conversão, pois também podemos 
adicionar outras funções, como análise e protecção, que podem ajudar a aumentar o 
desempenho e a eficiência [14]. ⁠ Por essa razão, os dados são também filtrados e 
comprimidos até um tamanho óptimo para a transmissão. 
3. Tecnologia da informação de ponta 
Uma vez digitalizados e agregados os dados IoT, será necessário o seu 
processamento para reduzir ainda mais o volume de dados antes de ir para o centro 
de dados ou nuvem. O dispositivo de borda pode realizar algumas análises como parte 
do pré-processamento. A aprendizagem da máquina pode ser muito útil nesta fase 
para fornecer feedback ao sistema e melhorar o processo numa base contínua, sem 
esperar por instruções de retorno do centro de dados corporativo ou da nuvem. 
O processamento deste tipo terá geralmente lugar num dispositivo num local próximo 
do local onde os sensores residem, como por exemplo num armário de cablagem no 
local. 
4. Uso de Cloud Analytics e Data Centers dados 
 
19 
 
O centro de dados ou nuvem é um tipo de serviço de gestão que processa a 
informação através da análise, gestão de dispositivos e controlos de segurança. Para 
além desta nuvem, transfere dados para a aplicação do utilizador final [14]. 
No presente estágio, podem ser utilizados sistemas informáticos poderosos para 
analisar, gerir, e armazenar os dados em segurança. Isto ocorre normalmente no 
centro de dados da empresa ou na nuvem, onde os dados de múltiplos locais ou 
sensores decampo podem ser combinados para fornecer um quadro mais amplo do 
sistema IoT global e fornecer conhecimentos accionáveis tanto aos gestores de TI 
como às empresas. Uma empresa pode ter operações em diferentes geografias e os 
dados da IoT podem ser analisados para identificar as principais tendências e padrões, 
ou para detectar anomalias. 
A este nível, aplicações específicas da indústria e/ou da empresa podem ser utilizadas 
para efectuar uma análise aprofundada e aplicar regras comerciais para determinar 
se é necessário tomar medidas. Os dados recebidos podem indicar alterações 
desejáveis nas definições do dispositivo ou outras formas de optimizar o processo, 
formando um laço que facilita a melhoria constante. A presente etapa também inclui o 
armazenamento num armazém de dados, tanto para a manutenção de registos como 
para análises posteriores. 
1.2.1.2. Camadas da arquitectura IoT 
Baseadas no modelo de arquitectura de rede padrão OSI (Open Systems 
Interconection) e como mostra a figura 5, as três camadas mais básicas da 
arquitectura IoT são as camadas de percepção, rede e de aplicação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5: Camadas da arquitectura IoT. Fonte: Autor. 
 
 
20 
 
1.3. Protolocos da rede Iot 
Quando falamos sobre IoT, sempre pensamos em comunicação. A interacção entre 
sensores, dispositivos, gateways, servidores e aplicativos de usuário é a característica 
essencial que torna a IoT o que é. Mas o que permite que todas essas coisas 
inteligentes falem e interajam são os protocolos IoT. Os protocolos IoT são uma parte 
crucial da pilha de tecnologia IoT e sem eles, o hardware se tornaria inútil, pois os 
protocolos IoT permitem a troca de dados de uma maneira estruturada e significativa. 
Destes dados transferidos, informações úteis podem ser extraídas para o usuário final 
e, graças a isso, toda a implantação se torna economicamente lucrativa, 
especialmente em termos de gerenciamento de dispositivos IoT, que podem ser vistos 
como linguagens que o equipamento IoT usa para se comunicar. Existem vários 
protocolos de redes para IoT e cada vez mais novos protocolos vêm surgindo. No 
presente trabalho iremos abordar apenas os que mais têm se destacado. Dividimos 
eles quanto a infraestrutura, identificação, comunicação ou transporte, descoberta e 
protocolo de dados. 
1.3.1. A infraestrutura. 
 Ipv4 (internet protocol version 4) / ipv6 (internet protocol version 6). 
 6lowpan (ipv6 over low power wireless personal area networks) 
 RPL (Routing Protocol For Low Power And Lossy Networks) 
1.3.2. Identificação 
Por vários motivos, como rede, muitas vezes é útil e necessário identificar 
exclusivamente os dispositivos IoT entre um pool global de todos os dispositivos. 
Existem vários métodos populares usados para fazer isso. 
 EPC (Electronic Product Code) 
 UCode [21]. 
 Endereço MAC [22]. 
 
1.3.1. Comunicação ou transporte 
Os dispositivos IoT podem usar muitos protocolos de transporte de rede, mas alguns 
dos mais populares são: 
 Wi-Fi (Wireless Fidelity) [23]. 
 BLE (Bluetooth Low Energy) [24]. ⁠ 
 LPWAN (Low-Power Wide-Area Network) [25] 
21 
 
 Zigbee[26]⁠. 
 Sigfox 
. 
1.3.2. Descoberta 
 Web Física 
 mDNS (Multicast Domnain Number System) [28]. 
1.3.5. Protocolos de dados 
 MQTT (Message Queuing Telemetry Transport). [29]. 
 CoAP (Constrained Application Protocol). 
 WebSocket [30]. 
 AMQP (Protocolo De Enfileiramento De Mensagens Avançado) 
 DDS (Data Distribution Service). [31]⁠. 
 HTTP (Hyper Text Transferer Protocol). [31]⁠. [32].⁠ 
1.3.6. Gerenciamento de dispositivo 
 TR-069 [33]. 
 OMA-DM (Oma Device Management) [34]. 
 
1.4. DESAFIOS DA IOT 
O desenvolvimento de um aplicativo IoT de sucesso ainda não é uma tarefa fácil 
devido a vários desafios. Esses desafios incluem: mobilidade, confiabilidade, 
escalabilidade, gerenciamento, disponibilidade, interoperabilidade e segurança e 
privacidade. A seguir, descreveremos brevemente cada um desses desafios. [35]. 
 Mobilidade 
 Confiabilidade 
 Escalabilidade 
 Gestão [ 
 Disponibilidade 
 Interoperabilidade 
 
1.6. CASAS INTELIGENTES. 
1.6.1. Comparação entre casas inteligentes e automação residencial. 
A automação residencial não é um assunto novo e já não é um luxo como antigamente. 
Porque hoje em dia, a tecnologia está a se tornar parte de nossas vidas de uma 
22 
 
maneira extraordinária, na qual é inevitável ter uma casa onde os dispositivos 
inteligentes mudam positivamente a nossa maneira de viver. 
Casas inteligentes podem significar muitas coisas diferentes para muitas pessoas 
diferentes. O conceito está evoluindo à medida que a automação residencial no 
sentido clássico encontra uma gama crescente de produtos. 
Os dois termos podem parecer um pouco confuso para alguns. Muitas vezes 
ouviremos a utilização de automação residencial e casa inteligente de forma 
intercambiável e, embora sejam muito semelhantes, há uma grande diferença. 
Uma casa inteligente é normalmente definida como uma determinada classe de 
dispositivos e sensores que podem ser controlados pelo usuário por meio de um 
aplicativo no telefone ou usando sua conexão com a Internet para se conectar a esses 
dispositivos. Eles podem ser lâmpadas inteligentes ou reguláveis, um termostato 
inteligente para controlar o AVAC (Aquecedor, Ventilador e Ar Condicionado) ou até 
mesmo um micro-ondas inteligente. Esses dispositivos são normalmente conectados 
a um aplicativo do fabricante que permitirá que você controle seus dispositivos 
específicos. Você pode até usar comandos de voz por meio de um assistente de voz 
ou virtual como o Google Home ou Amazon Alexa para concluir tarefas básicas em 
sua casa inteligente. A Automação Residencial, por outro lado, é uma metodologia 
que permite que sua casa inteligente execute serviços automatizados que você 
configurou. Eles serão pré-programados pelo usuário para eventos determinados. A 
teoria por trás disso é que certas coisas que usuário faz o tempo todo de forma 
rotineira devem ser automatizadas para que ele tenha menos preparação antes do 
início do evento. Quando você tem um assistente virtual pode parecer fácil controlar a 
casa, mas a automação torna isso ainda mais conveniente [40]. 
A automação residencial, é uma parte essencial de uma casa inteligente, e até mesmo 
o conceito e a realidade de uma casa inteligente ou esperta como tal, datam de muito 
antes de o termo Internet das Coisas ter sido cunhado. 
Por exemplo, se o usuário tem um sistema de lâmpadas inteligentes embutido em sua 
casa, quando assiste a filmes, gostaria de tê-los todos configurados em uma 
determinada cena. (cena é um termo de uso geral que se refere a vários dispositivos 
domésticos inteligentes configurados para um estado específico). O uso doméstico 
inteligente geral seria abrir o aplicativo em seu telefone e, em seguida, pressionar o 
botão para a cena correspondente e, em seguida, iniciar seu filme e então quando 
23 
 
você para (ou pressiona uma pausa) abrindo o aplicativo novamente e pressionando 
o botão para a cena para a qual você deseja voltar. Se o usuário gosta de automação 
residencial, deve configurar uma automação que detecta quando um filme começa a 
ser reproduzido e, em seguida, ajusta automaticamente suas luzes para a cena do 
filme e as volta ao normal quando você faz uma pausa ou para. Muitas vezes alguns 
dispositivos domésticos inteligentes ou sistemas inteligentes terão alguns recursos de 
automação residencial integrados à sua funcionalidade principal, como por exemplo, 
um sistema AVAC inteligente usando sensores de temperatura que ajustam 
automaticamente sua temperatura dependendo se o usuário está ou não em casa. 
Mas os recursos internos de automação residencial não são a única e nem sempre a 
melhor maneira de realizar essa funcionalidade. A maioria dos entusiastas da 
automação residencial usará algum tipode software de hub, que serve como um 
intermediário para permitir que vários dispositivos e ecossistemas conversem entre si 
e usem vários pequenos pedaços de informação uns dos outros e se combinem essas 
informações para reunir o contexto de que precisa para responder melhor a cenários 
mais complexos do que qualquer conjunto de dispositivos sozinho. O software Hub 
tem o benefício adicional de ser um único ponto de controlo para que você possa 
controlar todos os dispositivos inteligentes em sua casa sem ter que usar um monte 
de aplicativos diferentes para cada dispositivo. Pois há nada como ter sua casa inteira 
dentro de um aplicativo, onde você abre ele e tem toda a sua casa ali; segurança, 
iluminação, todas as suas televisões, música, AVAC, cabo, satélite, geladeira e muito 
mais em um único aplicativo ou plataforma [40]. 
1.6.2. Factores críticos para o serviço de casa inteligente. 
O serviço inicial de casa inteligente foi promovido por meio da automação do sistema 
doméstico, visando comodidade, conforto, estabilidade, amenidade, saúde, redução 
do trabalho doméstico e eficiência energética. Desde então, os desenvolvimentos da 
Internet sem fio e dos telefones inteligentes ampliaram o conceito de casa inteligente 
para serviços que podem ser controlados remotamente a qualquer hora e em qualquer 
lugar. Na era da IoT, aparelhos eléctricos domésticos e dispositivos de informação e 
comunicação estão interconectados, e a casa inteligente está se desenvolvendo em 
uma forma de serviço de inteligência artificial que opera por meio da auto 
compreensão dos comportamentos dos residentes. Portanto, a casa inteligente na era 
da IoT é um conceito que adiciona interconexão às características tradicionais de 
24 
 
automação e controlabilidade remota [40]⁠. A estabilidade, segurança e privacidade do 
serviço também foram sugeridas como factores importantes que podem dificultar a 
aceitação do usuário. Esses factores podem ser resumidos como a confiabilidade do 
serviço. O ambiente de casa inteligente é um factor que deve ser considerado, pois 
está intimamente relacionado com a vida do usuário e pode causar sérios danos em 
caso de situação perigosa. Assim, automação, controlabilidade remota, 
interconectividade e confiabilidade podem ser resumidos como factores cruciais para 
aceitar um serviço de casa inteligente [41]⁠. 
Automação é definida como a execução por um agente de máquina (geralmente um 
computador) de uma função que antes era realizada por humanos [42]⁠. Automação 
residencial foi o nome inicial do serviço de casa inteligente, e a automação de 
residências e infraestrutura doméstica foi um objetivo principal da casa inteligente 
inicial. A automação se tornou proeminente nos últimos anos porque se tornou mais 
acessível e simples por meio do desenvolvimento da tecnologia da informação. Nos 
últimos anos, o interesse em IA permitiu a automação de alto nível. A tecnologia de IA 
pode aprimorar a função de uma casa inteligente, auxiliando os usuários de forma 
inteligente. Portanto, a tecnologia é uma das características essenciais de uma casa 
inteligente [42]⁠. 
A virtude de uma casa inteligente é que ela pode ser controlada remotamente por 
dispositivos móveis. Esta é uma característica central de um sistema doméstico 
inteligente, pois os usuários preferem controlar instantaneamente os serviços 
domésticos inteligentes, como lâmpadas de controlo, cortinas e aparelhos de 
informação [43]⁠. No entanto, para projectar um sistema doméstico inteligente com 
controlo remoto, uma conexão de rede é essencial. Muitas redes existem com uma 
variedade de recursos, como Bluetooth IEEE 802.15.4, Z-Wave e Wi-Fi. Para habilitar 
o controlo remoto, as redes devem ser padronizadas e interconectadas para expandir 
o uso de serviços de casa inteligente. A maioria dos dispositivos electrónicos oferece 
suporte ao protocolo Wi-Fi, que permite que dispositivos domésticos sejam 
controlados por dispositivos móveis. Quando o controle remoto é possível, o conceito 
geral de inteligência em qualquer lugar e a qualquer hora, poder realmente ser 
implementado. 
A interconexão é definida como a capacidade dos dispositivos, aplicativos e serviços 
de serem conectados entre si para trabalharem juntos [1] ⁠. Para proliferar uma casa 
25 
 
inteligente, os dispositivos devem ser capazes de se adaptar às mudanças nas 
preferências, requisitos e necessidades de um usuário. O sistema deve se conectar 
facilmente a novos dispositivos em uma casa inteligente. É fundamental corresponder 
através da rede para que uma casa inteligente funcione correctamente. No entanto, 
muitos tipos de protocolos de rede e comunicação são uma barreira na realidade 
[44]⁠. As redes podem ser com ou sem fio e existem outros tipos de 
comunicação. Actualmente, o padrão técnico é inadequado devido ao alto custo dos 
links de satélite e à limitada transmissão entre dispositivos eletrônicos [45]⁠. 
Erros técnicos em casas inteligentes integradas podem ser uma preocupação para 
usuários em potencial. A confiabilidade dos serviços de casa inteligente depende não 
apenas do facto de que a tecnologia não funcionará mal, mas também do facto de que 
os componentes tecnológicos funcionarão perfeitamente ao fornecer um serviço 
preciso [46]⁠. A confiança dos usuários nos provedores de serviços é uma questão 
importante para a difusão dos serviços de casa inteligente. Actualmente, as 
tecnologias para casas inteligentes são limitadas a prever o comportamento 
humano. Os serviços de casa inteligente devem ser capazes de fornecer medições e 
algoritmos confiáveis para avaliar os sinais vitais ou o estilo de vida de um usuário 
[47]⁠. 
1.6.3. Casas inteligentes em ambientes Aiot. 
Com a adopção de tecnologias mais recentes como a Internet das Coisas (IoT) 
e Inteligência Artificial (IA), a automação residencial torna-se ainda mais produtiva. De 
facto, as casas inteligentes torna-se uma solução poderosa para resolver tarefas 
diárias na nossa rotina. 
Uma casa inteligente é uma casa que permite que seus habitantes controlem 
remotamente seus de dispositivos conectados. E esses dispositivos podem conversar 
entre si (conhecido como IoT) ou mesmo pensar e agir por si próprios (conhecido como 
IA). Eles podem da mesma forma serem programados para cumprir as regras do 
usuário, principalmente sem fio mas também com fios. 
De acordo com a Pesquisa da Gartner em 2017 sobre soluções para casa conectada, 
casas inteligentes consistem em um conjunto de dispositivos e serviços conectados a 
cada outro e para a internet e pode responder automaticamente às regras pré-
estabelecidas, serem acessados e gerenciados remotamente por aplicativos móveis 
ou um navegador e enviar alertas ou mensagens para o usuário Ela faz uso de 
26 
 
dispositivos de IA e IoT, como sensores, luzes e medidores conectados para coletar e 
analisar dados. Estes dados são usados para fazer o uso eficaz da infraestrutura 
doméstica, serviços públicos e mais, para facilitar o dia-a-dia de seus habitantes forma 
eficaz e eficiente [48]. 
A IoT é um termo abrangente usado para todas as tecnologias que permitem a 
conexão de um dispositivo à Internet. Esses sistemas dependem da colecta de 
dados. E esses dados são então usados para monitorar, controlar e transferir 
informações para outros dispositivos via internet. Isso permite que acções específicas 
sejam activadas automaticamente sempre que surgirem certas situações. Em um 
exemplo simples, considere uma cafeteira eléctrica inteligente ou chaleira 
inteligente. Ela pode ser programada para desligar automaticamente assim que atingir 
uma temperatura específica, bem como também pode enviar uma notificação ao 
usuário no mesmo. Agora se aplicarmos o mesmo conceito a toda a casa e a todos os 
dispositivos presentes, estaremos diante de uma casa baseada na IoT. Na qual em 
vez de ir manualmente até o dispositivo e agir, essas ações podemser executadas 
com o toque de um botão, por meio de um aplicativo ou até mesmo por comandos de 
voz. Agora imagine se o usuário nem mesmo precisasse realizar tais ações. Em outras 
palavras, a casa inteligente saberá quando realizar determinadas acções e executá-
las automaticamente [48]. 
1.6.3.1. Processo da iot em casas inteligentes. 
O processo da IoT em casas inteligentes pode ser dividido em duas perspectivas, cada 
uma das quais tem 3 estágios [48]: 
 Modo De Colaboração: 
1. Interação autônoma. 
2. Ligação de cenas. 
3. Colaboração multi-módulo (baseada em plataforma). 
 Modo De Interação: 
1. Accionamento por voz. 
2. Accionamento por detecção. 
3. Accionamento activo. 
1.6.3.1.1. Modo de colaboração. 
No primeiro estágio, o da interacção autónoma, a interação é feita apenas com um 
único computador e a simplicidade de utilização da casa inteligente é relativamente 
27 
 
baixa. A novidade inicial desaparecerá após algumas utilizações. Neste estágio, o 
utilizador tem de utilizar activamente o dispositivo, e o nível de experiência não é 
diferente a dos aparelhos domésticos tradicionais, excepto que existe uma aplicação 
extra incrível e que pode ser utilizada para controlar os aparelhos domésticos 
remotamente através da Internet [48]. 
Contudo, como o produto não é suficientemente profundo, não é tão directo para a 
experiência e conveniência do utilizador. 
O segundo estágio consiste em ligar as coisas (ligação de cenas), ligando as cenas 
de vários dispositivos, e melhorando grandemente a experiência. Essas cenas são 
ligadas através de diferentes dispositivos IoT, e o objectivo é activamente satisfazer 
as necessidades dos utilizadores em torno das suas cenas. Um exemplo claro seria; 
ao acordar, depois que as luzes do quarto e da cabeceira são acesas, a cafeteira 
eléctrica (também conhecida como chaleira) começa a ferver a água (fazendo café) e 
os alto-falantes da sala de estar tocam automaticamente uma música alegre. 
Actualmente, a indústria da casa inteligente se encontra neste estágio, a da ligação 
de cenas, onde muitos e muitos dispositivos e objectos domésticos do nosso dia-a-dia 
estão sendo interligados a internet, com o objectivo de atingir o terceiro estágio, a da 
colaboração multi-módulo [48]. 
O terceiro estágio, a da colaboração multi-módulo ou também conhecida como 
integração de plataforma, é a plena utilização dos diferentes portos (canais) dos 
dispositivos através do acordo de um determinado protocolo para se conseguir 
verdadeiramente a chamada interligação de tudo, independentemente do fabricante. 
Isso porque a maior dificuldade que se tem-se vivenciado na ligação de coisas (que é 
o cenário actual) e que tem atrasado atingir o patamar da colaboração multi-módulo 
são os diversos protocolos da IoT existentes e a falta de interoperabilidade entre eles. 
O que surge a necessidade de criação de protocolos universais ou a união dos 
protocolos já existentes para que de facto o estágio da colaboração multi-módulo seja 
atingido. Realçando que se vários fabricantes chegarem a um acordo (como Wi-Fi e 
Bluetooth), a Internet de Todas as Coisas pode ser verdadeiramente realizada. Assim 
o aplicativo da empresa A pode controlar as luzes da empresa B e o purificador de ar 
da empresa C, bem como os alto-falantes e sensores inteligentes da empresa D 
podem direcionar o robô de varredura da empresa E para limpar [48]. 
28 
 
A maior diferença entre esta fase e as fases anteriores é que a menor unidade de 
operação é o dispositivo, enquanto a menor unidade de colaboração multi-módulos 
é o canal. 
1.6.3.1.2. Modo De Interação 
No modo de interação, em primeiro lugar surge o accionamento por voz, que tem sido 
implementado em vários assistentes de voz muito conhecidos actualmente como o 
HomePod, Alexa ou vários alto-falantes inteligentes (assim também conhecidos). Ele 
é muito melhor do que a experiência de pegar o telefone, abrir o aplicativo e ir para o 
controle remoto. Só que em desvantagem, tem ainda muito a melhorar, pois muitas 
vezes o usuário não falou para controlar ou o cenário activado não corresponde com 
a fala do usuário [48]. 
Em segundo lugar, vem o accionamento por detecção, na qual o objectivo principal 
desse estágio é resolver os cenários em que não há presença do accionador por voz 
ou seja a fala. Um exemplo seria, se o usuário levanta-se à noite para ir ao banheiro, 
o quarto e o banheiro detectam que alguém está se movendo através de sensores e 
acendem as luzes automaticamente. Outro exemplo seria quando ninguém se 
encontra em casa e o equipamento ligado por não estar em uso, ele entra 
automaticamente no estado dormente, assim economizando energia [48]. 
Então, uma vez que a IoT avança junto com a IA, ao analisar uma grande quantidade 
de dados de comportamento do usuário e conhecer suas preferências e hábitos, a 
previsão do comportamento pode ser alcançada, ou seja, activamente accionando a 
interação humano-computador. Exemplos disso seriam [48]: 
 O usuário acorda mais tarde esta manhã e sua temperatura corporal estava 
mais alta. Além disso, a plataforma inteligente sabe que hoje vai chover na 
nuvem e lembra activamente os usuários quando eles saem: O tempo está 
instável hoje. Não se esqueça de trazer um guarda-chuva. Se você não está se 
sentindo bem, eu Posso ajudar a marcar uma consulta com um médico depois 
do trabalho. 
 No trajecto do trabalho para casa vai passar pelo supermercado. A geladeira 
inteligente descobriu que a quantidade de bolinhos e vegetais estava baixa e 
avisou a plataforma da nuvem. O relógio lembrou ao usuário: É hora de 
reabastecer a comida na geladeira. 
29 
 
Achamos que esta é a experiência doméstica de aplicação de IoT com a qual o público 
e nós sonhamos. 
De acordo com as tendências actuais, existem três recursos principais em 
desenvolvimento: 
1. Edge Computing: será capaz de resolver os problemas de segurança e 
privacidade de casas inteligentes. Os comandos offline e a execução local são 
obtidos por meio da computação de ponta no lado do dispositivo [48]. 
2. Padrões de colaboração para colaboração de vários módulos: Um acordo 
padrão entre diferentes fabricantes para compartilhar status e informações 
específicas [48]. 
3. Posicionamento no espaço e capacidade de percepção: Posicionamento 
interno preciso para obter percepção e previsão de comportamento em 
diferentes cenários [48] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
30 
 
CAPÍTULO 2: DESCRIÇÃO DA PARTE EXPERIMENTAL. 
2.1. Introdução 
A nível mundial qualquer projecto tecnológico antes de ser implementado deve passar 
por uma serie de experimentos. Uma dessas maneiras é pela construção de 
protótipos, que são nada mais do que uma versão experimental de um projecto 
idealizado, na qual têm como objectivo ilustrar (em miniatura) como funcionária aquele 
determinado projecto em um cenário real. Nesta senda, para a materialização do tema 
aqui apresentado, foi elaborado um protótipo em forma de maquete para ilustrar o 
funcionamento de uma casa inteligente no contexto da internet das coisas, 
representando uma residência com 2 itens a serem controlados pelo aplicativo: 
sensores e actuadores. A proposta do projecto é apresentar o controlo desses 
dispositivos de maneira remota ou autônoma, E de acordo com a necessidade do 
usuário. Para Tal, foram necessários a utilização de alguns princípios e sistemas, na 
qual algumas já foram abordadas anteriormente. Também foi necessária a utilização 
de componentes electrónicos variados como sensores e a criação de um esquema 
eléctrico. 
Neste capítulo, falaremos sobre essas ferramentas e princípios técnicos, 
apresentaremos o esquema eléctrico e descreveremos os componentes usados e 
suas características, o fluxo comunicacional do projecto, funcionamento do circuito e 
abordaremos sobre os resultados obtidos. 
2.1.2. Tensowflow 
O TensorFlowé uma plataforma de código aberto de ponta a ponta para a criação de 
aplicações de Aprendizagem de Máquinas. É uma biblioteca matemática simbólica 
que utiliza dataflow e programação diferenciável para realizar várias tarefas centradas 
na formação e inferência de redes neurais profundas. Permite aos programadores 
criar aplicações de aprendizagem de máquinas utilizando várias ferramentas, 
bibliotecas, e recursos da comunidade. É um sistema para criação e treinamento de 
redes neurais para detectar e decifrar padrões e correlações, análogo (mas não igual) 
à forma como humanos aprendem e raciocinam. Sua arquitetura flexível permite fácil 
implantação de computação em uma variedade de plataformas como o CPUs (Central 
Processing Unit), GPUs (Graphics Processing Unit), TPUs (Tensor Processing Unit) e 
de desktops a clusters de servidores e dispositivos móveis e de borda [58]. 
 Opencv (open source computer vision library) 
31 
 
O OpenCV é a enorme biblioteca de código aberto para visão computacional, 
aprendizagem de máquinas, e processamento de imagem e agora desempenha um 
papel importante no funcionamento em tempo real, o que é muito importante nos 
sistemas actuais. Ao utilizá-la, é possível processar imagens e vídeos para identificar 
objectos, rostos, ou mesmo a caligrafia de um humano. Quando integrado com várias 
bibliotecas, tais como Numpuy, python é capaz de processar a estrutura da matriz 
OpenCV para análise. Para identificar padrões de imagem e as suas várias 
características, utilizamos o espaço vectorial e realizamos operações matemáticas 
sobre estas características [59]. 
 Python 
O Python é uma linguagem de programação interpretada, orientada a objectos, de alto 
nível e com semântica dinâmica. A simplicidade do Python reduz a manutenção de 
um programa. Python suporta módulos e pacotes, que encoraja a programação 
modularizada e reuso de códigos. É uma das linguagens que mais tem crescido devido 
sua compatibilidade (roda na maioria dos sistemas operacionais) e capacidade de 
auxiliar outras linguagens. Programas como Dropbox, Reddit e Instagram são escritos 
em Python. O python também é a linguagem mais popular para análise de dados e 
conquistou a comunidade científica [60]. 
Uma de suas grandes vantagens é que o python possui uma estrutura poderosa que 
facilita muito na criação de sistemas e programas que usem inteligência Artificial. 
2.1.3. Android Studio IDE 
O Android Studio é o oficial ambiente de desenvolvimento integrado (IDE) para o 
sistema operacional do Google, o Android, construído sobre JetBrains, IDEA IntelliJ 
software e projectado especificamente para o desenvolvimento Android. Ele está 
disponível para download em sistemas operacionais baseados em Windows, macOS 
e Linux ou como um serviço baseado em assinatura em 2020. É um substituto para 
Eclipse Android Development Tools (E-ADT) como a IDE primária para 
desenvolvimento de aplicativos Android nativos. Ele permite criar aplicativos baseados 
em duas linguagens principais o java e o kotlin, dependendo da preferência do 
programador, além de permitir o suporte para a programação em outras varias 
linguagens como o flutter [61]. 
 A figura 15 mostra a imagem real da interface interna do Android Studio. 
32 
 
 
Figura 15: Interface do Android Studio. Fonte: [61] ⁠ 
2.1.3.1. Software Arduíno 
O Ambiente de Desenvolvimento Integrado Arduíno (IDE Arduíno) é um editor de 
código fonte capaz de compilar e carregar programas, que são desenvolvidos em 
linguagem de programação baseada em Wiring. Foi desenvolvido para introduzir a 
programação através de recursos de realce de sintaxe, parênteses correspondentes 
e indentação automática, sendo capaz de compilar e carregar os softwares nele 
desenvolvidos para o microcontrolador do Arduíno em um único clique. Para isso, 
primeiro devemos conectar a placa Arduíno a uma porta USB do computador e então 
desenvolvemos os comandos da placa e enviamos para o microcontrolador pela 
própria IDE. Após enviado o código e reiniciado o dispositivo, o Arduíno já pode 
executar o programa carregado sem a necessidade de usar mais o computador, a não 
ser que haja necessidade de recarregar um novo código ou corrigir o actual, pois o 
Arduíno passará a executar os comandos quando for ligado a uma fonte de energia. 
A figura 17 mostra-nos a imagem real do Arduíno IDE [63]. 
 
Figura 17: Arduíno IDE rodando no Ubuntu. Fonte: Autor 
33 
 
 
 
2.1.4. Fritzing 
O fritzing é um programa de automação de design electrónico open-source destinado 
a ajudar designers e artistas a passar dos protótipos (utilizando, por exemplo, placas 
de teste) para os produtos finais. O fritzing foi criado sob os princípios de Processing 
e Arduíno e permite a designers, artistas, pesquisadores e amadores documentar seu 
protótipo baseado em Arduíno e criar diagramas de circuitos impressos para mais 
tarde fabricar. Além disso, tem um site complementar que ajuda a compartilhar e 
discutir projectos, experiências e reduzir os custos de fabricação. Por possuir também 
uma interface que possibilita o desenvolvimento do Arduíno, ele também pode ser 
usado pra programar um Arduíno, o que tornaria assim o desenvolvimento do projecto 
mais centralizado, apesar de que o Arduíno IDE apresenta maior vantagem por ser 
específico pra essa tarefa. A figura 18 mostra a interface gráfica do fritzing. 
 
Figura 18: Fritzing rodando no Windows 10. Fonte: Autor 
2.1.5. Composição do projecto experimental. 
Para o projecto experiemental elaborou-se um protótipo, em forma de uma maquete 
representando uma residência com 2 itens a serem controlados: os sensores e os 
actuadores. A proposta desde projecto é apresentar o controlo desses dispositivos de 
maneira remota, inteligente ou autónoma e de acordo com a necessidade do usuário. 
Para tal, foram usados os seguintes componentes: 
 Arduíno Mega 2056 Rev3 
34 
 
O Arduíno Mega 2560 é uma placa baseada no microcontrolador ATMEGA 2560. 
Assim como mostra a tabela 2, ele possuí 54 pinos digitais dos quais 15 podem ser 
usados para PWM, 4 UARTs (Portas Seriais), 16 pinos analógicos e uma interface 
USB que é utilizada para interligar-se ao hospedeiro com a finalidade de programá-lo 
ou de interagir em tempo real e uma tomada de energia. Ele possui 256 KB de 
memória flash, o que são 8 vezes mais que o modelo Uno. Além disso ele possui 8 
KB de memória SRAM e 4 KB de memória EEPROM. Seu clock interno de 16 MHz é 
o mesmo do Arduíno Uno. Além disso possui um barramento de extensão, onde é 
possível utilizar seus pinos como fonte de alimentação para os dispositivos ou 
sensores conectados ao microcontrolador, disponibilizando ao usuário 3,3V, 5V e 
GND. A figura 19 mostra a imagem real do Arduíno Mega 2650 Rev3 [64]⁠. Em seguida 
a tabela 2 mostra suas principais características. 
 
Figura 19: Arduíno Mega Rev3. Fonte: [64] 
Tabela 2: Características técnicas do Arduíno Mega. Fonte: [64] ⁠ 
Microcontrolador ATmega2560 
Tensão operacional 5V 
Tensão de entrada (recomendado) 7-12V 
Tensão de entrada (limite) 6-20V 
Pinos de E / S digitais 
54 
 (dos quais 15 fornecem saída PWM) 
Pinos de entrada analógica 16 
Corrente DC por pino de E / S 20 mA 
Corrente DC para pino de 3,3 V 50 mA 
Memória flash 
256 KB 
( dos quais 8 KB usados pelo 
bootloader) 
SRAM 8 KB 
EEPROM 4 KB 
Velocidade do relógio (clock) 16 MHz 
LED_BUILTIN 13 
http://www.atmel.com/Images/Atmel-2549-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega640-1280-1281-2560-2561_datasheet.pdf
35 
 
Comprimento 101,52 mm 
Largura 53,3 mm 
Peso 37 g 
 
 Módulo de Ethernet 
Controlar sensores ou enviar informações remotamente é um dos principais objectivos 
de quem trabalha com microcontroladores, este módulo permite a comunicação entre 
o dispositivo Arduíno e outros dispositivos de rede de maneira fácil e rápida através 
do cabo RJ-45, possibilitando a leitura dos sensores e controle dos actuadores atravésde navegadores, computadores e celulares. Durante a fase de planejamento do 
projeto, optamos por utilizar o módulo de Ethernet W5500. 
 O módulo de Ethernet W5500 é um controlador Ethernet baseado no chip W5500 da 
empresa coreana WIZnet; é um modelo mais recente de seu antecessor, o W5100. O 
módulo também possui uma tira de chip, um estabilizador de 3,3 V e um conector RJ-
45 com um transformador correspondente. Usando este módulo, você pode transferir 
dados pela rede local e pela Internet.⁠ 
 É possível usar 8 soquetes de hardware independentes simultaneamente. A SPI é 
fornecida para fácil integração com o MCU externo. O clock SPI do W5500 suporta 
uma velocidade até 80 MHz, bem como um novo protocolo SPI eficiente. Além disso 
para que os usuários possam implementar comunicação de rede de alta velocidade e 
para reduzir o consumo de energia do sistema, o W5500 fornece WOL (Wake on LAN) 
e um modo de desligamento [65].⁠ 
A figura 20 mostra a imagem real do módulo Ethernet W5500. Posteriormente a tabela 
3 mostra algumas características importantes do mesmo. 
 
 
 
Figura 20: módulo de Ethernet w5500. Fonte: [65]⁠ 
 Tabela 3: Características do módulo Ethernet w5500. Fonte: Autor. 
Microcontrolador W5500 
Tensão operacional 3V – 5V DC 
Tensão de entrada (recomendado) 3V 
36 
 
Tensão de entrada (limite) 6V 
Consumo de corrente 
185 mA 
 (em Vcc = 3 V). 
Interface: SPI (Modo 3) 
Número de conexões de rede 
independentes 
8 
Protocolos de rede 
TCP / IP: TCP, UDP, ICMP, IPv4, 
ARP, IGMP, PPPoE 
Interfaces de rede 
Ethernet 
(PHY incorporada) 
Tamanho do buffer TX / RX interno: 32 kB. 
Indicação por LED dos modos de 
operação 
Full / Half duplex, Link, Velocidade e 
Activo 
Temperatura de operação 0 - 70 ° C 
Pinos 
MOSI, MISO, SCL, INT,NC, 
RST,GND, SCLK,SCS, 5V,3V. 
Tamanho 55 mm x 28 mm 
 
 KY-008 - Módulo Transmissor a Laser 
O módulo KY-008 é um módulo transmissor laser, que está constituído por uma 
cabeça laser de cor vermelha de 650 nm e uma resistência. Este módulo tem integrado 
um transmissor laser e uma interface digital, além disso conta com um led (do inglês, 
light emitter diode), incorporado. O modo de conectar é a mesma como a maioria dos 
outros sensores. Este módulo laser funciona como um led o que o diferencia é o 
hardware. Para o módulo laser podemos ajustar a espessura do ponteiro movendo o 
calibrador para o lado direito ou esquerdo. Ele deve ser tratado com cautela e nunca 
se deve olhar directamente para o raio de luz. A figura 21 mostra a imagem real do 
mosulo KY-008. Em seguida a tabela 4 mostra algumas características técnicas do 
Modulo KY-008 [66]. 
Em nossa casa inteligente o módulo é integrante do sistema de segurança, na qual se 
algum intruso invadir a casa e passar pelo feixe o alarme irá ser activado 
37 
 
 
Figura 21: Modulo KY-008. Fonte: [67] ⁠ 
 Tabela 4: Características do Modulo KY-008. Adaptado de [66] ⁠ 
Tensão operacional 5V DC 
Consumo de corrente 30-40mA 
Comprimento de onda 650nm 
Alcance Ilimitado (No vácuo). 
Potência de dissipação 5mW 
Número de Pinos 3 
Temperatura de operação 10°C ~ 40°C 
Tamanho 18.5mm x 15mm 
 
 MQ2- Módulo Sensor de Gás 
O MQ2 é um dos sensores de gás comumente usados na série de sensores MQ. É 
um sensor de gás do tipo Metal Oxide Semiconductor (MOS), também conhecido 
como Chemiresistors (que numa tradução livre significaria químico-resistores), pois a 
detecção é baseada na mudança de resistência do material de detecção quando o gás 
entra em contacto com o material. Usando uma rede divisora de tensão simples, as 
concentrações de gás podem ser detectadas. O sensor de gás MQ2 funciona em 5V 
DC e consome cerca de 800mW. Ele pode detectar concentrações de GLP (Gás 
Liquefeitode petróleo) , Fumaça , Álcool , Propano , Hidrogênio , Metano e Monóxido 
de Carbono em qualquer lugar de 200 a 10.000 ppm [68]. 
A figura 22 mostra a imagem de uma MQ2 Posteriormente a tabela 5 mostra suas 
principais características. 
 
Figura 22: Sensor MQ-2. Fonte: [68] 
38 
 
Tabela 5: Características do MQ-2. Adaptado de [68] ⁠ 
Tensão operacional 5V 
Resistência de carga 20 KΩ 
Resistência do aquecedor 33Ω ± 5% 
Consumo de aquecimento <800mw 
Resistência de detecção 10 KΩ - 60 KΩ 
Âmbito de Concentração 200 - 10.000 ppm 
Tempo de pré-aquecimento Mais de 24 horas 
 
 DHT11- Sensor de humidade e Temperatura 
O Sensor de humidade e Temperatura DHT11 é um sensor digital de baixo custo para 
detecção de temperatura e humidade que permite fazer leituras de temperaturas entre 
0 a 50ºC e humidade entre 20 a 90%. Este sensor pode ser facilmente conectado a 
qualquer microcontrolador, como o Arduíno, Raspberry Pi e outros, para medir 
humidade e temperatura instantaneamente. O sensor DHT11 consiste em um 
elemento sensor de humidade capacitivo e um termístor, onde para medir a 
temperatura, este sensor usa um termístor de coeficiente de temperatura negativo, 
que causa uma diminuição em seu valor de resistência com o aumento da 
temperatura. Para obter um valor de resistência maior, mesmo para a menor mudança 
de temperatura, este sensor geralmente é feito de cerâmica ou polímero 
semicondutor. Na verdade, o elemento sensor de temperatura é um termístor do tipo 
NTC e o sensor de humidade é do tipo HR202, o circuito interno faz a leitura dos 
sensores e se comunica a um microcontrolador através de um sinal serial de uma via 
[69], [70]⁠. 
A figura 23 mostra a imagem real deste sensor. Em seguida a tabela 6 mostra suas 
principais características. 
 
 
 
 
Figura 23: Modulo Sensor DHT11. Fonte: [71] ⁠ 
39 
 
 Tabela 6: Características do sensor DHT11. Adaptado de [69], [70] ⁠. 
Tensão operacional 3,5V – 5,5V DC 
Corrente Operacional 
0,3mA (medição) 
60uA (espera) 
Saída Dados Seriais 
Faixa de temperatura 0 ° C a 50 ° C 
Faixa de humidade 20% a 90% 
Resolução 16 Bits 
Precisão ± 1 ° C e ± 1% 
Tamanho 12 mm x 15.5 mm 
 
 Sensor PIR- HC-SR501 
Todos os objectos com temperatura acima do Zero Absoluto (0 Kelvin / -273,15 ° C) 
emitem energia térmica na forma de radiação infravermelha, incluindo corpos 
humanos. Quanto mais quente é um objecto, mais radiação ele emite. O sensor PIR 
(Passive Infrared) é especialmente projetado para detectar esses níveis de radiação 
infravermelha [72]⁠. 
O sensor PIR significa sensor infravermelho passivo. É um sensor de baixo custo que 
pode detectar a presença de seres humanos ou animais. Por ser um sensor passivo, 
isso significa que dificilmente usa energia para funcionar. Ele detecta a radiação 
infravermelha de uma fonte de calor que passa. Ele consiste basicamente em duas 
partes principais: um sensor piroelétrico e uma lente especial chamada lente de 
Fresnel que focaliza os sinais infravermelhos no sensor piroelétrico. Ele pode detectar 
mudanças na quantidade de radiação infravermelha que incide sobre ele, que varia 
dependendo da temperatura e das características da superfície dos objectos na frente 
do sensor.⁠ Quando um objecto, como uma pessoa, passa na frente do fundo, como 
uma parede, a temperatura naquele ponto no campo de visão do sensor aumentará 
da temperatura ambiente para a temperatura corporal depois de volta. O sensor 
converte a mudança resultante na radiação infravermelha de entrada em uma 
mudança na tensão de saída e isso aciona a detecção. Objectos de temperatura 
semelhante, mas com características de superfície diferentes, também podem ter um 
padrão de emissão infravermelho diferente e, portanto, movê-los em relação ao fundo 
também pode acionar o detector [73]. 
40 
 
A figura 24 mostra a imagem real do sensor de movimento PIR HC-SR501. Em 
seguida a tabela 7 mostra suas principais características. 
 
Figura 24: Sensor HC-SR501. Fonte: [72]. 
Tabela 7: Características do sensor PIR. Fonte: Adaptado de: [72] 
Tensão operacional 3,3- 5 VCC 
Consumo de corrente 65mA 
Tempo de bloqueio 0.2