Curso_ 222RGR0822A - ELETROTÉCNICA E IOT unidade 3

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ELETROTÉCNICA E IOTELETROTÉCNICA E IOT
INTERNET DAS COISASINTERNET DAS COISAS
APLICADA À ELETROTÉCNICAAPLICADA À ELETROTÉCNICA
Au to r ( a ) : M e . A r i s tó t e l e s R a m o n D i a s C o u to M o re n o
R ev i s o r : Pa u l o S é rg i o Pá d u a d e L a c e rd a
Tempo de leitura do conteúdo estimado em 1 hora e 5 minutos.
Introdução
Olá, estudante!
Para iniciarmos esse estudo, precisamos compreender que a internet hoje é
composta por milhares de redes de computadores corporativas, acadêmicas,
governamentais e domésticas. A interligação de redes de diferentes
arquiteturas e topologias é efetuada através do protocolo IP (protocolo de
internet) . Cada participante da rede (ou grupo de participantes) recebe um
endereço IP permanente ou temporário (dinâmico).
Da mesma forma, a internet das coisas (IoT) hoje consiste em redes
conectadas, cada uma delas resolvendo seus próprios problemas. Por
exemplo, em um prédio de escritórios, várias redes podem ser implantadas
ao mesmo tempo para controlar aparelhos de ar-condicionado, sistemas de
aquecimento, iluminação, segurança etc. Além disso, a atual (quarta) versão
do protocolo IP (IPv4) permite o uso de apenas 4,22 bilhões de endereços, o
que tem causado o problema de seu esgotamento. Embora nem todo
dispositivo conectado à web precise de um endereço IP exclusivo (mas
precise de um identi�cador exclusivo), com o crescimento da internet das
coisas, o problema da falta de endereços pode se tornar um fator limitante.
Vamos nos aprofundar nessa discussão? Venha comigo.
Cada objeto do mundo físico que participa da internet das coisas, mesmo que
não esteja conectado à rede de internet, ainda deve ter um identi�cador único
(MCROBERTS, 2015). Vários sistemas existentes podem ser usados para a
identi�cação automática de objetos: radiofrequência, em que uma etiqueta de
radiofrequência é �xada em cada objeto; óptico (códigos de barras,
Datamatrix, códigos QR); etiquetas infravermelhas etc. Mas, para garantir a
exclusividade dos identi�cadores de diferentes tipos, é necessário padronizá-
los.
A tarefa dos instrumentos de medição é garantir a transformação das
informações sobre o ambiente externo em dados adequados , para transferi-
los para instalações de processamento. Para alcançar a autonomia dos
instrumentos de medição, é desejável fornecer energia aos sensores por
meio de energia alternativa (baterias solares etc.), para não perder tempo e
dinheiro com recarga ou com substituição de baterias.
Meios de transmissão de dados
Qualquer uma das tecnologias de IoT existentes pode ser usada para
transferir dados. No caso do uso de redes sem �o, uma atenção especial é
dada para melhorar a con�abilidade da transmissão de dados. Ao usar redes
cabeadas, a tecnologia de transmissão de dados por linhas de energia ainda
é usual, já que muitas "coisas" (como máquinas de venda automática, caixas
eletrônicos etc.) estão conectadas à rede elétrica.
Instalações de processamento de dados
Internet das Coisas
Você sabia que os trinta bilhões, ou mais, de dispositivos previstos para
serem conectados à internet em 2021 gerarão 44 bilhões de terabytes de
dados? Isso é cerca de sete vezes a quantidade de informações digitalizadas
em todo o mundo na década de 2010 (MCROBERTS, 2015). Portanto, a
Microsoft acredita que a parte principal da internet das coisas não são os
sensores e os meios de transmissão de dados, mas sim os sistemas em
nuvem, que oferecem alta largura de banda e são capazes de responder
rapidamente a determinadas situações, por exemplo, descobrir, pelas leituras
dos sensores, que há cinco minutos já não há ninguém e a porta da frente
permanece aberta (MONK, 2014). A computação de névoa, que não compete
com a computação em nuvem, mas efetivamente a complementa, também
ajudará a lidar com enormes �uxos de informação.
Dispositivos executivos
São dispositivos capazes de converter sinais elétricos digitais de redes de
informação em ações. Por exemplo, para ligar o sistema de aquecimento da
casa através de um smartphone , deve haver um dispositivo adequado.
Frequentemente, os atuadores (como motores ou válvulas) são
estruturalmente combinados com sensores (temperatura, nível, entre outros).
As perspectivas brilhantes para a internet das coisas
Espera-se que a internet das coisas seja aplicada a uma ampla variedade de
setores. Em primeiro lugar, trata-se da indústria, do transporte (220 milhões
de carros conectados), de casas inteligentes, de serviços públicos (um bilhão
de sensores, uma redução signi�cativa nas perdas de energia), da saúde (646
milhões de dispositivos que coletam dados sobre a saúde das pessoas), do
setor agrícola (75 milhões de sensores para monitoramento das condições
do solo). Além disso, a internet das coisas será usada no comércio, na
logística, no catering, na hospitalidade, nos bancos, na construção e nas
forças armadas (126 mil drones militares e robôs) (MCROBERTS, 2015).
Padrões de aplicação IoT
Como a internet das coisas é um mercado jovem e potencialmente muito
grande, muitas grandes empresas enxergam enormes oportunidades de
negócio.
Especi�camente, duas das maiores empresas de alta tecnologia disponíveis
publicamente — AllSeen Alliance e Alljoyn da Qualcomm — uniram forças com
o Open Interconnect Consortium (OIC) para formar a nova Open Connectivity
Foundation (OCF).
O padrão One M2M (lançado em 2012, como iniciativa global que desenvolve
especi�cações para garantir a implantação mais e�ciente de sistemas de
comunicação máquina a máquina (M2M) e internet das coisas), que já foi
seguido por 230 empresas, incluindo algumas bem conhecidas, como
Amazon, Cisco, Huawei, Intel, NEC, Qualcomm, Samsung e outras, deve lidar
com a tarefa de interoperabilidade no nível corporativo.
Segurança da informação da internet das coisas
A Google promete desenvolver uma interface de voz, graças a
sistemas domésticos (por exemplo, uma geladeira) que
aprendam a entender a fala humana natural.
A Intel anunciou a plataforma Intel IoT, projetada, como o
nome sugere, para a internet das coisas.
A Apple oferece a plataforma HomeKit, que é projetada para
controlar eletrodomésticos (além de luzes, alarmes, portas de
garagem etc.).
A Microsoft está adaptando seus serviços de nuvem Azure
para a IoT.
Como geralmente é o caso, em mercados jovens e
promissores, uma "guerra de padrões" pode começar. Para
evitá-la, esforços consideráveis já estão sendo feitos.
Os especialistas acreditam que, atualmente, não há um ecossistema IoT
seguro. Devido ao fato de que muitos dispositivos conectados à internet não
criptografam o tráfego sem �o nem fornecem senhas de complexidade
su�ciente e, também, devido a outros fatores, os hackers podem, por
exemplo, ativar e desativar máquinas de lavar louça de outras pessoas, travar
os proprietários dentro da sua própria casa ou, até mesmo, assistir a sua vida
doméstica usando, por exemplo, uma câmera de vídeo montada em um
aspirador de pó robô. Para melhorar a segurança, propõe-se a introdução da
certi�cação obrigatória de dispositivos projetados para conexão à internet, a
instalação de chips uni�cados especiais neles, dentre outras medidas.
Automação: as potencialidades da IoT
residencial
Hoje, a internet das coisas contempla dispositivos inteligentes que podem se
comunicar entre si e se conectar à rede. Relógios inteligentes, aparelhos
esportivos, aparelhos domésticos inteligentes, acessórios para animais que
permitem rastrear sua localização — a nova realidade está muito mais
próxima do que parece. De acordo com especialistas, essa é a próxima etapa
no desenvolvimento de redes globais, quando haverá mais coisas do que
pessoas conectadas à internet.
Não é surpreendente, visto que a tecnologia torna a vida mais fácil e permite
que você receba rapidamente informações importantes sem perder tempo
com operações de rotina. Ligue a chaleira, aqueça os alimentos antes de
retornar do trabalho e ligue o ar-condicionado remotamente. Sensores
especiais e sistemas de monitoramento vão economizar energia e noti�carrapidamente os donos da casa em caso de problemas.
Apartamento inteligente
Dispositivos modernos, como medidores inteligentes, determinam com mais
precisão a quantidade de eletricidade consumida e rastreiam tentativas de
roubo de eletricidade. Se um módulo de comunicação for integrado a eles,
todas as leituras podem ser imediatamente transferidas para o banco de
dados da empresa de venda de energia. Quem se preocupa com o consumo
de energia também vai gostar das lâmpadas inteligentes, que podem ser
controladas remotamente e agrupadas. Agora, você pode facilmente ligar ou
desligar as luzes em várias salas ao mesmo tempo com um clique.
Dispositivos inteligentes úteis — sensores de alarme e câmeras de vigilância
por vídeo. Se você conectar a câmera à internet, ela transmitirá todas as
informações para o servidor em tempo real, armazenando-as na nuvem. Se
um invasor entrar no apartamento e tentar desabilitar o dispositivo, o vídeo
ainda será enviado para o servidor. Isso facilitará muito a tarefa da polícia de
identi�car o ladrão.
Para sala de estar e quarto
Ao introduzir tecnologias inteligentes em suas vidas, muitos �cam
inicialmente céticos sobre essas mudanças. Mas, depois de um tempo, não
conseguem mais �car sem dispositivos de alta tecnologia.
Instale um ar-condicionado inteligente na sua sala e no seu quarto e ele
manterá a temperatura ideal do ar sem a sua participação. Está quente?
Sensores especiais informarão ao ar-condicionado sobre isso e ele desligará
por um tempo. Deseja um ambiente quente? O sistema começará a funcionar
imediatamente. De�na sua própria programação de acordo com a
temperatura desejada e ela será regulada automaticamente em torno do
relógio ou conforme a hora marcada.
S A I B A M A I S
A tecnologia inteligente utilizada nos ares-condicionados é baseada na internet
das coisas: utilizando a rede wireless da residência, o usuário aciona o
As TVs “inteligentes”, além de exibirem canais de TV a cabo, já aprenderam a
entrar na internet, exibir �lmes de cinemas on-line e vídeos do YouTube.
Muitos modelos possuem recursos adicionais para ajudar o usuário a
encontrar �lmes e outros conteúdos de mídia com base em seus interesses.
A popularidade de alto-falantes inteligentes, com um assistente de voz que
pode controlar outros dispositivos, também está crescendo. Respondendo a
comandos de voz, o locutor pedirá comida em um restaurante, encontrará
músicas por humor, contará as últimas notícias e relatará a previsão do
tempo.
Outro gadget compacto é um despertador inteligente. Ele vai agradar a quem
deseja monitorar o sono e começar o novo dia vigoroso e descansado. O
despertador irá coletar e resumir informações sobre seus ritmos biológicos
pessoais e determinar o momento ideal para acordar.
Para banheiro
No banheiro, será útil um sensor que informará o vazamento de canos e
eletrodomésticos. Instale o dispositivo próximo a uma máquina de lavar ou a
utilitários para estar sempre alerta.
Se você tiver um encanador de con�ança, que está familiarizado com
tecnologia inteligente e atende a sua casa, pode optar por enviar relatórios de
equipamento antes mesmo de chegar em casa. Tudo isso já está disponível no
mercado brasileiro e com preços acessíveis.
Acesse o link e veja a tecnologia, já disponibilizada no nosso país:
http://www.techtudo.com.br/videos/v/lg-lanca-a-linha-dual-inverter-voice-ar-
condicionado-wi-�-que-economiza-luz/8031029/
Fonte: LG lança... (2019).
http://www.techtudo.com.br/videos/v/lg-lanca-a-linha-dual-inverter-voice-ar-condicionado-wi-fi-que-economiza-luz/8031029/
problemas diretamente para ele. Se você deixar as chaves do apartamento
com o especialista, ele poderá chegar imediatamente ao local e consertar o
vazamento, mesmo que não haja ninguém em casa.
Para cozinha
A verdadeira liberdade para a internet das coisas é a cozinha. Chaleiras,
cafeteiras, fornos de micro-ondas e outros aparelhos inteligentes irão
preparar ou aquecer suas refeições favoritas em um determinado momento.
Ao mesmo tempo, você pode emitir todos os comandos de seu smartphone
diretamente do escritório ou a caminho de casa.
Basta selecionar uma receita em um aplicativo móvel especial, carregar todos
os produtos necessários no aparelho com antecedência, ajustar o tempo, a
temperatura de cozimento e apertar um botão. O técnico enviará uma
noti�cação quando o prato estiver pronto. Ademais, pela internet, você pode
baixar novas receitas para a memória do aparelho para experimentar na
cozinha, mesmo quando não estiver em casa. Os dispositivos inteligentes
ajudam a tornar a vida cotidiana em casa confortável e segura.
Como podemos perceber, o conceito de internet das coisas é complexo e
envolve a integração de áreas como hardware , rede e software (MONK, 2014).
Como resultado, surge um grande número de problemas e tarefas, que são
tanto tecnológicos quanto sociolegais.
Arquitetura do sistema
A tarefa fundamental da IoT é o desenvolvimento e a seleção da arquitetura
de sistema correta , uma vez que todo o processo de desenvolvimento
posterior dependerá das decisões nos estágios iniciais da pesquisa. No
momento, não existe um contrato especí�co de arquitetura de IoT que tenha
sido aprovado e usado universalmente.
Os mais comuns são modelos de arquitetura de três e cinco camadas . O
primeiro deles é básico e inclui o nível de percepção, a rede e os níveis de
aplicação. Esse modelo de�ne a ideia principal da IoT, mas não é detalhado o
su�ciente, o que é necessário para pesquisas mais profundas. Portanto, a
literatura sugere arquiteturas com um grande número de camadas. Por
exemplo, um modelo de cinco camadas que inclui, ainda, camadas de
processamento e transporte.
As arquiteturas de nuvem e névoa são outros exemplos. De acordo com os
pesquisadores, recentemente, houve uma tendência no desenvolvimento da
REFLITA
A internet das coisas (IoT - Internet of Things) é
uma tecnologia relativamente nova que conecta
muitos dispositivos "inteligentes" em uma rede
que lhes permite coletar, analisar, processar e
transmitir dados uns aos outros. Essa indústria
está se desenvolvendo rapidamente, mas, no
caminho, existem di�culdades típicas de
avanços tecnológicos.
No momento, o principal problema da IoT é sua
vulnerabilidade a ataques cibernéticos. Com o
aumento do número de dispositivos
"inteligentes" conectados, os riscos de acesso
não autorizado aos sistemas estão crescendo.
Imagine como seria um ataque cibernético em
um sistema em que todos os dispositivos
dependem da internet para funcionar?
computação em névoa, na qual sensores e gateways de rede realizam parte
das tarefas de processamento e análise de dados.
A computação em nuvem é frequentemente usada para otimizar o
desempenho de aplicativos IoT. Para implementar a computação de névoa,
um gateway pode ser integrado entre as LANs e a nuvem. Segundo Rodrigues
e Cunha (2014), o gateway adota uma abordagem em camadas, que fornece:
No momento, essa arquitetura é a de maior interesse e, segundo os
pesquisadores, a mais promissora.
Os hackers podem se in�ltrar em qualquer dispositivo conectado pela rede
doméstica. Com a ajuda de dispositivos IoT hackeados, eles podem
determinar se alguém está em casa ou não. Por exemplo, se os donos da
casa não usam uma multicooker há muito tempo e as lâmpadas “inteligentes”
são programadas para um modo incomum, os invasores podem entender que
eles estão de férias e podem cometer um roubo. Outra forma de entrar na
casa é dar um comando de voz ao alto-falante inteligente que, por sua vez,
abrirá a fechadura da porta inteligente. Para muitos, essa situação pode
parecer futurista, mas dispositivos como Amazon Alexa e Google Home já se
encontram no centro de escândalos com reconhecimento incorreto de
comandos.
Para coletar informações, os hackers não precisam mais hackear o servidor
da empresa, só precisam explorar a vulnerabilidade do dispositivo do usuário.
Isso torna sua tarefa muito mais fácil — listas de dispositivos vulneráveis
podem ser encontradas gratuitamente na internet.Riscos para operadoras de telecomunicações e outros participantes do
mercado
Os invasores usam dispositivos inteligentes para criar botnets (número de
dispositivos na internet executando bots ) para, posteriormente, lançar
ataques cibernéticos poderosos, como ataques DDoS (na tentativa de tornar
os recursos de um sistema indisponíveis para os seus utilizadores).
Solicitações simultâneas para o servidor de vários dispositivos tornam as
conexões legítimas impossíveis. Para o usuário do dispositivo infectado, os
ataques DDoS passam facilmente despercebidos à medida que são lançados
em segundo plano. No entanto, eles podem causar estragos nas empresas,
como foi o caso do ISP Dyn, que administrava muitos dos grandes sites,
como Twitter e Reddit.
Poucos meses após o ataque Dyn DDoS, a empresa de telecomunicações
alemã Deutsche Telekom foi submetida a um ataque semelhante. Os
invasores usaram roteadores de 1,25 milhão de usuários, desconectando sua
conexão com a internet por várias horas.
Resolvendo o problema de segurança dos dispositivos IoT
O mercado dita suas próprias regras e os fabricantes são forçados a lançar
os gadgets rapidamente e a preços baixos. Eles não priorizam a segurança ou
não estão su�cientemente cientes dos riscos, como resultado, produzem
dispositivos vulneráveis que, muitas vezes, não podem ser atualizados.
É difícil criar proteção adicional para dispositivos inteligentes. Devido à ampla
variedade deles, os fornecedores de segurança precisam adaptar uma
solução para cada plataforma. Além disso, os recursos dos dispositivos IoT
são limitados, eles já estão con�gurados para uma tarefa especí�ca e um
add-on de segurança adicional pode reduzir seu desempenho. Portanto, o
estado atual da segurança dos dispositivos IoT é mais parecido com "canetas
malucas" do que com um nível pro�ssional, pois, hoje, simplesmente não há
base disponível para fornecer proteção completa.
Além disso, quando se trata de segurança autocon�gurável, a maioria dos
usuários não consegue tomar medidas mínimas, como atualizar �rmware ou
senhas. Portanto, é mais fácil e inteligente proteger os dispositivos no nível
da rede.
Como maximizar a proteção de sua rede doméstica e dispositivos de usuário
Existem dois atores principais no campo da segurança de IoT — operadoras
de telecomunicações e provedores de soluções de segurança da informação.
Os ISPs (Internet Service Providers) têm todos os cartões em mãos para lidar
com a questão da segurança, já que geralmente são eles que fornecem o
roteador e a conexão de rede, transferem os dados do usuário e garantem a
conexão dos dispositivos. Além disso, eles têm o poder de criar infraestrutura
e rede seguras para que os usuários possam con�ar na segurança de sua
conexão.
Os provedores de soluções de segurança, por sua vez, podem analisar �uxos
de dados de rede e usar tecnologias de aprendizado de máquina e
inteligência arti�cial para identi�car anomalias e bloqueá-las. As soluções
alimentadas por inteligência arti�cial (IA) podem aprender continuamente
qual o comportamento típico e quais os padrões de uso dos dispositivos IoT.
O resultado é detectar violações e agir em tempo real, quando houver
anomalias. Big data é a chave para fazer isso com sucesso, portanto, quanto
mais informações um provedor de segurança receber de sua base de clientes,
mais rapidamente suas soluções poderão detectar ameaças desconhecidas.
Dispositivos de alimentação (fonte de energia)
Uma tarefa importante da IoT é alimentar dispositivos que estão em
constante movimento e que não têm uma fonte constante de energia. Em
muitos casos, as baterias e as fontes de alimentação são problemáticas
devido ao tamanho, ao peso e aos requisitos de manutenção.
Desenvolvedores e pesquisadores estão esperando pelo futuro de
processadores de baixo consumo para sistemas embarcados, que podem
consumir signi�cativamente menos energia. Existem sensores sem �o
recarregáveis que podem transmitir suas leituras a uma distância de vários
metros. Os sistemas RFID (identi�cação por radiofrequência) recebem
energia remotamente ou do próprio processo de medição, por exemplo,
usando materiais piezoelétricos ou piroelétricos. Além disso, para reduzir os
custos de energia, é necessário formar uma pilha de protocolos com a menor
quantidade de dados transmitidos.
Daí as tarefas de desenvolver e escolher um padrão de comunicação sem �o.
Em termos de custos de energia, tecnologias padrão como GSM, Wi-Fi e
Bluetooth são inadequadas — elas têm alta largura de banda e usam
quantidades inaceitáveis de energia para sistemas IoT.
Para resolver esse problema, foram desenvolvidos padrões que atendem aos
requisitos da internet das coisas, por exemplo, IEEE 802.15.4, IEEE 802.11
Low Power, Bluetooth Low Energy, 6LoWPAN, RFID, NFC, ZigBee, Sigfox,
LoraWAN e outros protocolos para redes sem �o que usam pouca energia e
são compatíveis com os protocolos existentes de transporte e camada de
rede.
Desenvolvimento de pilha de protocolo da web
O desenvolvimento de uma pilha web para IoT requer uma construção
competente de sua estrutura, que atenderá tanto aos requisitos de
infraestrutura de comunicação (compatibilidade com os padrões existentes)
quanto aos requisitos da internet das coisas. São exemplos de tais padrões:
no nível de apresentação - CoAP; camada de transporte - UDP; camada de
rede - IPv6 / 6LoWPAN.
Esses padrões interagem com a infraestrutura de comunicação da mesma
forma que os protocolos de pilha ilimitados, mas a quantidade de dados
transferidos é muito menor. Esse fato contribui para uma diminuição na
energia consumida pelos dispositivos IoT e para um aumento no tempo de
operação.
Esquema de endereçamento de dispositivo
Os esquemas de endereçamento são essenciais para a exclusividade dos
endereços atribuídos aos dispositivos IoT, pois estes devem se identi�car e
se comunicar com outros dispositivos de maneira exclusiva. As
características mais importantes da criação de um endereço único são:
inequívoca con�abilidade, estabilidade e escalabilidade.
O protocolo IPv4 existente e onipresente identi�ca apenas um grupo de
dispositivos localizados em uma área geográ�ca especí�ca, mas não tem a
capacidade de isolar cada nó IoT individual. O IPv6 pode aliviar os problemas
de identi�cação de dispositivos, mas a heterogeneidade de nós sem �o, os
tipos de dados variáveis, as operações simultâneas e a fusão de dados de
diferentes dispositivos agravam ainda mais o problema.
Escalabilidade de sistemas IoT
O próximo desa�o para a IoT é a escalabilidade. A IoT tem uma pegada geral
mais ampla do que a internet normal. Portanto, a escalabilidade do espaço de
IoT será mais complexa do que a dos aplicativos convencionais da web . No
entanto, a maioria dos dados recebidos pelos dispositivos IoT podem ou
devem ser processados localmente e descartados imediatamente.
Qualidade de serviço (QoS) garantida
Os usuários da web toleram latência variável para serviços convencionais da
web , mas a indisponibilidade temporária de sensores ou atuadores IoT
afetará diretamente o mundo físico. É necessária uma abordagem controlada
e otimizada para atender a diferentes tráfegos de rede, cada um com suas
próprias necessidades.
Outro aspecto da IoT é o funcionamento constante da rede para transferência
de dados onipresente e implacável. Enquanto a pilha TCP/IP garante isso
roteando de uma maneira mais con�ável e e�ciente, da origem ao destino, a
IoT enfrenta um gargalo na interface entre o gateway e os dispositivos
sensores sem �o. Adicionar redes e dispositivos não deve degradar o
desempenho da rede e do dispositivo, a con�abilidade da rede ou o uso
e�ciente de dispositivos da interface do usuário.
Segurança e con�dencialidade das informações pessoais
Além dos aspectos de segurança, como a autenticidade e a con�abilidade do
canal de comunicação e a integridade das mensagens, outros requisitos são
importantes na IoT. Você precisará fornecer ao dispositivo acesso seletivo a
uma variedade de serviços ou em um determinado momento para impedira
comunicação com outros dispositivos. O middleware deve ter mecanismos
integrados para fazer isso, junto com a autenticação do usuário e com a
implementação do controle de acesso. Muitos problemas de segurança da
informação podem ser resolvidos usando métodos criptográ�cos, mas
requerem mais pesquisas antes de serem amplamente utilizados.
Muitos dispositivos conectados à internet não criptografam o tráfego sem �o,
não fornecem senhas de complexidade su�ciente e, também, devido a muitos
outros fatores, facilitam o acesso de hackers , que podem, por exemplo, ligar
e desligar máquinas de lavar louça e de lavar roupa de outras pessoas,
trancar os proprietários em suas próprias casas ou até observar suas vidas
domésticas usando uma câmera de vídeo montada em um aspirador de pó
robô. Para melhorar a segurança, propõe-se a introdução da certi�cação
obrigatória de dispositivos projetados para conexão com a internet, a
instalação de chips uni�cados especiais nesses dispositivos e outras
medidas.
S A I B A M A I S
As enormes quantidades de dados gerados por dispositivos conectados e
processados em plataformas de nuvem IoT são um petisco para hackers
experientes, que podem se in�ltrar em dispositivos e plataformas inseguras e
causar danos. Já houve precedentes em que hackers invadiram carros, armas e
até brinquedos conectados! A situação pode piorar se novos vírus de computador
surgirem na IoT.
Acesse o vídeo a seguir e veja vários problemas com acessos de itens de internet
das coisas: https://www.dailymotion.com/video/x6ba4rl
Fonte: Olhar... (2018).
https://www.dailymotion.com/video/x6ba4rl
Conhecimento
Teste seus Conhecimentos 
(Atividade não pontuada) 
Os dispositivos de IoT enfrentam muitas ameaças, incluindo códigos
maliciosos que podem se espalhar por conexões con�áveis usando
vulnerabilidades ou erros de con�guração. Esses ataques geralmente
exploram várias fraquezas, incluindo, mas não se limitando a:
I. Falha em usar a veri�cação de assinatura de código e o download seguro.
II. Modelos de validação mal implementados, que podem ser contornados.
III. Melhoramento do software de proteção da rede.
Está correto o que se a�rma em:
a) I e II, apenas.
b) I e III, apenas.
c) II e III, apenas.
d) I, II e III.
e) III, apenas.
De acordo com MONK (2014, p. 36), a palavra “Arduino” implica vários níveis
de sua experiência:
software : usado para compor seus programas e se comunicar com
hardware , chamado de ambiente de desenvolvimento integrado
(Arduino IDE);
hardware : refere-se às próprias placas Arduino (por exemplo, Arduino
Uno);
linguagem de programação: a linguagem de programação Arduino é
baseada em C. Outros fabricantes podem fazer placas compatíveis
com Arduino, mas apenas algumas das ferramentas são o�ciais e
suas próprias marcas comerciais fornecem proteção exclusiva.
Também permite que o hardware e o software permaneçam com o
código aberto e gratuito;
além disso, o Arduino é uma enorme comunidade global, o que
signi�ca que, na internet, você encontrará um grande número de
Introdução ao
Arduino
projetos interessantes, exemplos de código e soluções para seus
problemas.
Arduino é uma plataforma de protótipo de código aberto baseada em
hardwares e softwares fáceis de usar. As placas Arduino são capazes de ler
informações que chegam, seja uma luz atingindo um sensor, um dedo
pressionando um botão ou uma mensagem enviada via Twitter e, em seguida,
transformá-las em saída, por exemplo, ligando um motor, um LED ou fazendo
algo, em seguida, um compromisso on-line . Para que o Arduino execute uma
tarefa, um conjunto de instruções deve ser enviado ao seu microcontrolador.
Esse processo é feito usando a linguagem de programação Arduino (baseada
em Wiring) e o ambiente de desenvolvimento Arduino (IDE).
Com o passar dos anos, o Arduino se tornou o “cérebro” para milhares de
projetos – de objetos do dia a dia a instrumentos cientí�cos complexos. Uma
forte comunidade internacional formou-se em torno dessa plataforma aberta,
incluindo estudantes, artistas, programadores e até amadores, que
enriqueceram o campo técnico com uma grande quantidade de
conhecimento disponível, o que pode fornecer uma ajuda considerável não só
para iniciantes, mas também para especialistas. A �gura abaixo mostra a
placa Arduino.
Figura 4.1 - Placa Arduino 
Fonte: user11487115 / Freepik.
#PraCegoVer : a �gura mostra, em azul, as placas Arduino e os seus periféricos,
que são usados em internet das coisas, como sensores e atuadores, além dos
�os Jumpers, usados para conectar os sensores ao Arduino.
O projeto Arduino nasceu no Institute of Interactive Design, em Ivrea (Itália),
como uma ferramenta simples para prototipagem rápida, voltada para alunos
sem experiência em eletrônica e programação. Mais tarde, atingindo um
círculo mais amplo de usuários, a placa Arduino começou a mudar,
adaptando-se a novas necessidades e desa�os, desde placas simples de 8
bits a produtos para a internet das coisas, eletrônicos vestíveis, impressão 3D
e sistemas embarcados. Todas as placas Arduino são de código aberto, o
que permite que você faça projetos completamente independentes e, assim,
se ajuste a qualquer necessidade. O software Arduino também funciona com
o princípio do código aberto e, graças à contribuição de usuários de todo o
mundo, está em constante aperfeiçoamento.
Fonte: pitinan / 123RF.
Ao processar uma grande variedade de dados não estruturados provenientes
de sensores, a �ltragem e a interpretação adequada tornam-se prioridades.
Portanto, a apresentação das informações em uma forma compreensível
para o usuário é de particular importância. Para isso, são utilizadas
plataformas analíticas avançadas para coletar, armazenar e analisar dados
sobre processos e eventos tecnológicos, operando em tempo real.
A internet das coisas industrial (IIoT) permite que você crie indústrias que são
mais econômicas, �exíveis e e�cientes do que as existentes. Dispositivos
sem �o habilitados para IP, incluindo smartphones , tablets e sensores, já são
amplamente usados na fabricação. Nos próximos anos, as redes de sensores
com �o existentes serão expandidas e complementadas com redes sem �o, o
que ampliará signi�cativamente as áreas de aplicação de sistemas de
monitoramento e controle nas empresas. A próxima etapa de otimização dos
processos produtivos será caracterizada por uma convergência cada vez
mais densa das melhores tecnologias de informação e operacionais.
À medida que os ecossistemas digitais emergem, as empresas de
manufatura de sistemas isolados que executam independentemente todos os
processos de produção e negócios serão transformadas em sistemas
As informações resultantes podem ser usadas para evitar paralisações não planejadas e
quebras de equipamentos, para reduzir a manutenção não planejada e para interrupções
no gerenciamento da cadeia de suprimentos, permitindo, assim, que a empresa funcione
com mais e�ciência . A �gura mostra uma indústria simulada com IoT.
abertos , que unem vários participantes do mercado; os meios de produção
nesses sistemas serão gerenciados não por pessoal, mas por serviços em
nuvem. O objetivo �nal de todas essas transformações não é o lançamento
de produtos, mas sim a prestação de serviços ao consumidor .
Acredita-se que as soluções IIoT podem aumentar a e�ciência da produção
várias vezes, e o período de retorno de tais projetos, na maioria dos casos,
não excede vários meses.
No que se refere às tendências e tecnologias, há seis tendências principais
no desenvolvimento da internet das coisas industrial, a partir do início de
2017. A seguir, apresentamos uma breve visão geral.
Muitas empresas têm um longo histórico de uso de plataformas de Business
Intelligence (BI) e ferramentas de manufatura inteligente (EMI). Agora, graças
à IIoT, a manufatura pode usar análises avançadas , inteligência arti�cial e
aprendizado de máquina para gerenciamento operacional proativo e para
tomada de decisão. Isso torna a internet das coisas industrial uma
ferramenta estratégica paramelhorar o desempenho da produção.
Cada vez mais dispositivos inteligentes aparecem "na fronteira”
Mover a análise para a “vanguarda” da web, portanto, para mais perto das
fontes de dados, ajudará a melhorar a fabricação e a qualidade do produto.
Com o advento de sensores e processadores de baixo custo, está se
tornando possível coletar e processar cada vez mais dados de produção. A
computação de borda (neblina) com analítica integrada torna-se uma
alternativa aceitável também nos casos em que não é seguro executar
análises na nuvem ou em que a solução de nuvem foi abandonada por algum
outro motivo.
O surgimento de gêmeos digitais
Um gêmeo digital é uma representação virtual de um produto ou processo,
usado para avaliar e prever o desempenho desse produto ou processo. Os
gêmeos digitais são usados em todo o ciclo de vida do produto para conduzir
análises de engenharia e prever e otimizar um produto ou um sistema de
manufatura antes de investir em protótipos físicos e recursos.
Por meio de modelagem multifísica, análise de dados e aprendizado de
máquina, os gêmeos digitais podem demonstrar o impacto das mudanças de
design, diferentes casos de uso, condições ambientais e outros fatores em
um produto ou em um processo e eliminar a necessidade de protótipos
físicos. Isso reduz o tempo de desenvolvimento e melhora a qualidade do
produto ou do processo resultante.
Para fornecer simulações precisas ao longo de todo o ciclo de vida ou
produção do produto, os gêmeos digitais usam dados de sensores instalados
em objetos físicos para capturar o desempenho do site em tempo real, as
condições operacionais e as mudanças ao longo do tempo. Usando esses
dados, os gêmeos digitais são aprimorados e constantemente atualizados de
acordo com as mudanças na contraparte física, ao longo do ciclo de vida do
produto. Isso cria um circuito fechado de feedback em um ambiente virtual
que permite às empresas otimizar continuamente seus produtos, sua
manufatura e aumentar a produtividade com menor custo.
O escopo do gêmeo digital depende do estágio do ciclo de vida do produto
em que a simulação ocorre. Existem três tipos de gêmeos digitais: gêmeo de
produto, gêmeo de produção e gêmeo de desempenho. A combinação e a
integração destes em um processo coevolutivo são chamadas conectividade
digital. Essa união reúne dados de todos os estágios do ciclo de vida e da
produção do produto.
O uso de tecnologias digitais em processos industriais pode aumentar
signi�cativamente sua e�ciência. Um exemplo é o método de criação de
gêmeos digitais - um modelo virtual de um objeto físico, uma peça de
equipamento ou um processo inteiro.
O uso mais e�caz de digital twins é direcionado a produtos com os seguintes
critérios:
suporte de produtos com atendimento especializado quali�cado
(controle de condições, monitoramento, suporte técnico);
longa vida útil do produto (mais de cinco anos);
grande número de cópias do equipamento instalado;
grande variedade, inclusive de condições de operação;
inacessibilidade do produto para manutenção.
Essa é uma lista muito extensa de critérios, que se aplicam a produtos de
vários setores, tais como:
energia (nuclear, indústrias de petróleo e gás, turbomáquinas);
motores e equipamentos de aeronaves;
equipamentos industriais complexos (bombas, acionamentos etc.);
sistemas de transporte ferroviário e rodoviário;
equipamento médico.
Dentro da tecnologia de gêmeos digitais, um modelo matemático é criado
para um objeto físico, uma peça de equipamento ou um processo inteiro e
usado para analisar o comportamento deste objeto. O modelo é
constantemente atualizado para corresponder ao máximo às condições
operacionais da instalação real. Isso permite que você encontre desvios nos
processos, otimize os modos de operação do equipamento e evite quebras e
acidentes.
Graças à introdução das tecnologias IIoT, tornou-se possível criar uma cópia
digital de um objeto físico, que, às vezes, é chamado "gêmeo digital". A Figura
4.2 mostra a cópia de um objeto a partir de gêmeo digital.
Figura 4.2 - Gêmeo digital 
Fonte: Alexander Tolstykh / 123RF.
#PraCegoVer : a imagem mostra a criação de uma cópia digital da montagem de
um carro, a partir do conceito de digital twin .
Essa cópia é usada para modelar, testar e otimizar um determinado objeto
físico em um ambiente virtual, antes de usá-lo em um ambiente real. Da
mesma forma, dados em tempo real de sensores integrados em objetos
físicos ou em outras fontes podem ser usados para resolver problemas
analíticos, como monitoramento de condição, diagnóstico de falha, análise
prescritiva e preditiva. O conhecimento resultante pode agregar valor aos
ativos produtivos de uma empresa. Para saber mais sobre esses benefícios,
caro(a) estudante, con�ra o infográ�co a seguir:
Fonte: Kittipong Jirasukhanont / 123RF.
#PraCegoVer : o infográ�co é estático e possui forma retangular, com fundo azul-
claro. Do lado esquerdo do infográ�co, há uma fotogra�a colorida que mostra, em
primeiro plano, uma tela de monitor de renderização 3D com braços robóticos e,
em segundo plano, vários braços robóticos en�leirados na cor laranja. Do lado
direito do infográ�co, há as informações textuais apresentadas em seis caixas
retangulares na cor ciano, dispostas uma embaixo da outra. De cima para baixo, a
primeira caixa traz o texto: “aumentar a e�ciência de seu uso”. A segunda traz o
texto: “reduzir o tempo de inatividade”. A terceira traz o texto: “antecipar as
falhas”. A quarta traz o texto: “garantir melhorias contínuas do produto durante o
projeto e a produção”. A quinta, por sua vez, apresenta o texto: “a Internet das
Coisas Industrial (IIoT) ajuda a desenvolver tecnologias de realidade aumentada e
virtual (AR/VR)”. Por �m, temos a sexta caixa, com o texto: “o treinamento de
novos funcionários, com o uso de simuladores, pode ser uma forma e�caz de
aprendizagem. As tecnologias usadas na IIoT, como jogos, realidade
aumentada/virtual e imersão 3D, usando dispositivos vestíveis, podem simular
ambientes do mundo real, funções de trabalho, controles e objetos físicos com
alto grau de con�abilidade.”
MQTT (Message Queue Telemetry Transport) é um protocolo de
comunicação leve, executado sobre TCP/IP (um conjunto de protocolos de
comunicação entre computadores em rede, cujo nome vem de dois
protocolos: o TCP e o IP). É adequado para uso em controladores e sensores
em que um código de tamanho pequeno é necessário e em que há limitações
de largura de banda. Essa situação é típica para IIoT, portanto, MQTT é
considerado o protocolo principal da internet das coisas industrial
(MCROBERTS, 2015).
Sensores de Internet das Coisas (sensores IoT) são dispositivos que medem
as características de objetos conectados à internet das coisas, registram as
alterações no ambiente externo e, em seguida, transformam os dados
recebidos para posterior processamento (MONK, 2014).
Assim, a principal tarefa dos sensores IoT é capturar mudanças nos
parâmetros con�gurados no ambiente e converter os dados recebidos em
formato digital.
Pelo tipo de sinal de saída, os sensores IoT são classi�cados em:
Sensores IoT
De acordo com o método de transferência de informações, os sensores IoT
podem ser classi�cados em:
sensores com �o (todos os sensores analógicos, bem como discretos
e de pulso);
sensores sem �o;
para organizar a interação com servidores e dispositivos de ponta, são
utilizadas principalmente tecnologias wireless , como Bluetooth, NFC,
RF, Wi-Fi, LoRaWAN e NB-IoT (comunicação celular).
Os sensores podem ser divididos em dois grandes grupos: ativos (eles
próprios afetam o ambiente) e passivos (o ambiente os afeta).
De acordo com o parâmetro medido, existem sensores de: umidade, luz,
movimento, posição no espaço, gás, pressão, temperatura e muitos outros.
S A I B A M A I S
Sensores de IoT são dispositivos que medem as características de objetos
conectados à IoT, registram alterações no ambiente externo e, em seguida,
transformam os dados recebidos para processamento posterior.
Veja mais nolink a seguir:
https://digital.br.synnex.com/6-tipos-de-sensores-para-aplicacao-na-internet-das-
coisas
https://digital.br.synnex.com/6-tipos-de-sensores-para-aplicacao-na-internet-das-coisas
O tipo de sinal de saída distingue os sensores entre analógicos e digitais, por
meio de transmissão – com e sem �o. Os sensores podem fazer parte de
qualquer dispositivo, então, são chamados integrais, ou podem ser um
dispositivo independente, os chamados sensores de elemento (MONK, 2014).
De acordo com o método de alimentação, os sensores são autônomos
(operados por bateria) e conectados à rede de alimentação.
Casos de aplicação
Os sensores são usados nas indústrias de mineração, aeroespacial,
automotiva (por exemplo, sensores de estacionamento, sensores de nível de
combustível, sensores de chuva, e outros); na agricultura (para monitorar
terras agrícolas, criando estufas "inteligentes"); na medicina, para monitorar
pacientes e tratá-los (por exemplo, um sensor para determinar o nível de
açúcar no sangue, pulseiras �tness ).
Além disso, os sensores são ativamente introduzidos em sistemas de
automação residencial (ligando/ desligando a luz dependendo das leituras do
sensor de luz, mudando a intensidade dos elementos de aquecimento com
base nas leituras do sensor de temperatura e umidade, e muito mais). Os
aparelhos modernos são equipados com vários sensores, praticamente todos
os smartphones hoje têm um giroscópio, um sensor de impressão digital e
um sensor de luz.
Conhecimento
Teste seus Conhecimentos 
(Atividade não pontuada) 
A internet das coisas (IoT) está transformando os objetos físicos do dia a dia
ao nosso redor em um ecossistema de dados que está mudando
rapidamente nosso estilo de vida. Geladeiras e carros, estacionamentos e
edifícios residenciais — todos esses objetos e locais já estão conectados à
internet das coisas e a atuação está crescendo a cada dia.
Assinale a alternativa que apresenta corretamente quais são as funções dos
sensores e dos instrumentos de medição na internet das coisas.
a) Medir sinal analógico.
b) Medir sinal digital.
c) Medir pulso.
d) Medir variações do ambiente.
e) Medir dados de rede.
A plataforma IoT é um conjunto de programas ou um software projetado para
conectar a internet das coisas (sensores, controladores e outros dispositivos)
à infraestrutura de armazenamento em nuvem e fornecer acesso remoto
Plataformas IoT
(MONK, 2014). É uma camada intermediária entre o hardware (sensor) e as
camadas de aplicação.
Os critérios para distinguir plataformas IoT de software umas das outras são:
A �gura a seguir mostra uma tela de monitoramento IoT.
escalabilidade - o número de dispositivos �nais que podem se
conectar à plataforma, incluindo balanceamento de carga de
servidor e�ciente;
facilidade de uso - �exibilidade de integração de API e
facilidade de gerenciamento de código-fonte;
opções de implantação - nuvem pública ou privada;
segurança - protegendo dados por criptogra�a, controle de
acesso do usuário etc.;
banco de dados - uma opção para armazenar dados recebidos
de dispositivos, presença de bancos de dados de nuvem
híbrida, etc.
Figura 4.3 - Exemplo de uma tela de monitoramento IoT 
Fonte: Freepik.
#PraCegoVer : a �gura mostra um painel com todos os principais instrumentos
de controle e medição de uma planta industrial, por exemplo, com dados dos
seus diferentes sensores.
Hoje, as plataformas mais utilizadas para o desenvolvimento da IoT são:
plataforma em nuvem Azure, da Microsoft;
serviços da web em nuvem pública comercial, da Amazon;
Cloud Platform, do Google;
plataforma de inovação industrial ThingWorx;
supercomputador Watson, da IBM, e outros.
Casos de aplicação prática
As plataformas IoT são utilizadas por fornecedores e por fabricantes de
dispositivos inteligentes para equipar seus produtos com funções de controle
remoto, monitoramento em tempo real, con�guração de alertas e
noti�cações, integração com smartphones e outros dispositivos.
Além disso, uma ampla área de aplicação das plataformas IoT é a otimização
do trabalho das empresas do setor industrial (as chamadas IIoT), através de
manutenção inteligente de equipamentos, coleta de dados de sensores e
análise em tempo real. Além disso, as plataformas IoT são usadas para criar
sistemas de cidades inteligentes para fornecer vários serviços a empresas
públicas e privadas e a clientes �nais.
Dentre esses serviços, pode-se destacar a disponibilização de segurança nas
ruas e edifícios da cidade, o monitoramento da situação ambiental, o
monitoramento inteligente de redes etc.
praticar
Vamos Praticar
Suponha que você seja contratado para fazer a ligação de alguns relés
programáveis via IoT para uma automação residencial, em que se deve ligar
o ar-condicionado e fechar as janelas automaticamente, assim que começar
a chover. Quais tecnologias podem ser empregadas?
Material
Complementar
F I L M E
Internet das coisas: no futuro, tudo será
conectado.
Ano: 2020
 Comentário: o vídeo mostra as tecnologias IoT que
estarão disponíveis no mercado, apresentando todos os
setores que vão se bene�ciar, além de mostrar as
aplicações com as assistentes virtuais inteligentes, que
podem ser utilizadas como reconhecimento de voz.
Sobre o �lme, acesse o trailer , disponível em:
TRA I LER
L I V R O
Como usar a Internet das Coisas para
alavancar seus negócios.
Brice Sinclair
Editora: Autêntica Business
ISBN: 978-85-513-0356-6
Comentário: o livro mostra como o mundo está se
adaptando com a internet e sua massi�cação para chegar
ao alcance de todos, além disso, utiliza exemplos de
aplicações comerciais e de monetização de projetos em
IoT.
Conclusão
Ao longo do texto, destacamos que um dos maiores desa�os enfrentados pelos
desenvolvedores de coisas, casas e cidades inteligentes é a segurança . Para o
desenvolvimento da IIoT, o problema de garantir um nível adequado de segurança
cibernética continua sendo, talvez, o único obstáculo signi�cativo. As tecnologias
e as abordagens de segurança cibernética aprimoradas, como a certi�cação de
endpoint ISA Secure Device e a Achilles Communication Certi�cation Achilles, da
Wurldtech, foram projetadas para ajudar a superar isso.
Nos próximos anos, a IoT enfrentará novas oportunidades que transformarão a
internet das coisas em uma tecnologia de importância estratégica. Ela afetará
todos os aspectos da vida humana, desde a melhoria das principais indústrias,
ajudando a resolver os problemas associados às mudanças climáticas, até o
desenvolvimento de cidades "inteligentes".
Referências
6 TIPOS de sensores para aplicação na
Internet das Coisas. Canal SYNNEX
Westcon-Comstor , c2020. Disponível
em: https://digital.br.synnex.com/6-
https://digital.br.synnex.com/6-tipos-de-sensores-para-aplicacao-na-internet-das-coisas
tipos-de-sensores-para-aplicacao-na-
internet-das-coisas . Acesso em: 16 jun.
2021.
INTERNET das coisas: no futuro, tudo
será conectado. [ S. l.: s. n. ], 2020. 1
vídeo (6 min 54 s). Publicado pelo canal
Olhar Digital. Disponível em:
https://www.youtube.com/watch?
v=hJwZpq-6jmI . Acesso em: 16 jun.
2021.
LG LANÇA a linha DUAL Inverter VOICE, ar-condicionado Wi-Fi que economiza luz.
TechTudo , 2019. Disponível em: http://www.techtudo.com.br/videos/v/lg-lanca-a-
linha-dual-inverter-voice-ar-condicionado-wi-�-que-economiza-luz/8031029/ .
Acesso em: 15 jun. 2021.
MCROBERTS, M. Arduino Básico . Tradução de Rafael Zanolli. 2. ed. São Paulo:
Novatec, 2015.
MONK, S. 30 Projetos com Arduino . Tradução de Anatólio Laschuk. 2. ed. Porto
Alegre: Bookman, 2014.
OLHAR DIGITAL. Internet das Coisas é ameaça para segurança digital em todo o
mundo. Dailymotion , 2018. Disponível em:
https://www.dailymotion.com/video/x6ba4rl . Acesso em: 15 jun. 2021.
RODRIGUES, R. F.; CUNHA, S. L. S. Arduino para físicos : uma ferramenta prática
para aquisição de dados automáticos. Porto Alegre: UFRGS, Instituto de Física,
2014. E-book. Disponível em:
http://www.if.ufrgs.br/public/tapf/rodrigues_v25_n4.pdf . Acesso em: 15 jun. 2021.
SINCLAIR, B.Como usar a Internet das Coisas para alavancar seus negócios .
Tradução de Afonso Celso Cunha da Serra. São Paulo: Autêntica Business, 2018.
https://digital.br.synnex.com/6-tipos-de-sensores-para-aplicacao-na-internet-das-coisas
https://www.youtube.com/watch?v=hJwZpq-6jmI
http://www.techtudo.com.br/videos/v/lg-lanca-a-linha-dual-inverter-voice-ar-condicionado-wi-fi-que-economiza-luz/8031029/
https://www.dailymotion.com/video/x6ba4rl
http://www.if.ufrgs.br/public/tapf/rodrigues_v25_n4.pdf