Middleware de integração de diferentes plataformas e sistemas inteligentes IoT

Abstract

Atualmente existe um grande foco na eficiência e flexibilidade energética, onde os dispositivos IoT tem uma grande importância devido as suas capacidades de monitorização e controlo. Considerado este contexto, o projeto SATO (Self Assessement Towards Optimization) tem como principais objetivos a auto-avaliação e otimização dos recursos energéticos dos edifícios, através de um sistema de gestão de edifícios autónomo que recorre ao uso de dispositivos inteligentes. Para que a plataforma desenvolvida atinja um maior número de dispositivos disponíveis no mercado, são necessárias soluções de integração dessas plataformas e sistemas inteligentes IoT, da qual resultam variadíssimos problemas. No âmbito desta tese, desenvolveu-se uma solução de middleware que permite lidar com as questões de interoperabilidade resultantes da integração dos diferentes sistemas. O trabalho desenvolvido consistiu no desenho, desenvolvimento e teste de uma solução de middleware que permite a integração de serviços de um conjunto heterogéneo de plataformas e sistemas IoT. Esta solução e capaz de abstrair a complexidade da integração, fornecendo os serviços das plataformas e/ou sistemas IoT através de uma API unificadora. Dada a integração que esta solução garante, existe a necessidade de uniformização dos dados, das plataformas/sistemas integrados, para que estes possam ser facilmente interpretados por toda a plataforma SATO. Adicionalmente, esta solução oferece a capacidade de uniformização dos metadados produzidos pelas plataformas e/ou sistemas IoT, permitindo através destes a capacidade de enriquecimento de dados e ainda a possibilidade de extensão de novos serviços, de controlo e gestão dos dispositivos, que facilitam a otimização do consumo energético. No desenvolvimento da solução proposta e utilizada uma abordagem de micros-serviços que garante assim uma solução robusta, extensível e escalável, permitindo a integração de plataformas e/ou sistemas IoT de forma simples, baseada no desenvolvimento de um novo serviço por plataforma a integrar. Para concluir o trabalho, foi construído um protótipo experimental com base na especificação do middleware proposto, onde é possível avaliar a performance resultante da especificação proposta. Deste protótipo foi possível retirar resultados promissores e também alguns aspetos a melhorar para que o middleware atinja a totalidade dos requisitos do projeto SATO.

Nowadays, there is a focus on energy efficiency and flexible energy where IoT devices can introduce some advantages due to their monitoring and remote control capabilities. In this context, the SATO (Self Assessment Towards Optimization) project was proposed. This project aims to develop a platform and a set of services for self-assessment and optimization of energy resources in buildings by using an autonomous management system for buildings through smart devices. For these devices to be available for the SATO platform to use, it relies on the integration of existing IoT energy-focused platforms and existing IoT smart systems. However, the integration of different parts of building management systems results in a common problem, due to the existence of diverse appliances, devices and technologies that must be integrated. To solve this issue, this thesis designs, implements and tests a middleware component that abstracts the specification of different proprietary solutions and exposes a generic API to ease the management of the integrated devices by abstracting the underlying details of the proprietary interfaces. Additionally, since the platform intends to receive the data events generated by the devices and make optimizations through the usage of Machine Learning, this solution standardizes all the data injected by the integrated platforms/systems, for it to be easily interpreted by the remaining SATO components, and uses solutions which allow for the future extension of new services. For the development of the proposed solution, a micro-services approach was used. It allows developing a robust, extensible and scalable solution, where the integration of any platform can be done easily. For that integration, just a new service must be implemented. In order to do a proof-of-concept, a prototype was developed. This prototype allowed us to test the solution, where we concluded that the proposed architecture enables the integration required to the SATO project. However, to improve the performance of a real platform, some parts of the prototype must be changed/improved.