LoRa Network-based IoT Node for indoor environment monitoring

Abstract

O conceito de Internet of Things (IoT), apenas pela sua designação, apresenta-se como uma rede de objetos físicos, que estão incorporados numa vasta espécie de sensores, software e qualquer outro tipo de tecnologias, com o propósito de conectar e trocar informação com outros dispositivos e sistemas através da Internet. Tal como o conhecemos, o IoT está presente num vasto leque de dispositivos que vão desde simples objetos domésticos a ferramentas complexas espalhadas por todos os setores da indústria. O meio de comunicação utilizado nos dispositivos IoT assenta na tecnologia Long Range (LoRa). Esta tecnologia destaca-se pela sua capacidade de operar com consumos energéticos baixos, sendo este fator vital para a utilização de dispositivos IoT dado que estes funcionam a bateria. No presente trabalho, abordar-se-á o desenvolvimento de um sistema de monitorização de espaços interiores tendo por base um Nó-IoT composto por sensores suportado pela rede LoRa. Por forma a atingir os objetivos é feito um estudo sobre aprofundado da tecnologia utilizada em redes LoRa. Seguidamente, é apresentada a arquitetura do sistema e posteriormente são apresentados os diversos testes realizados em espaços interiores para aferir tanto o funcionamento dos sensores como da rede em si. No decorrer do trabalho foram realizados inúmeros testes por períodos alargados que serão devidamente detalhados ao longo do documento. Estes são utilizados para conferir estabilidade do sistema de monitorização e aferir o estado ambiental do espaço onde este esteja instalado. Palavras-chave: LoRa, IoT, LPWAN, redes de comunicação, eletrónica, telecomunicações

The concept of the Internet of Things (IoT), just by its name, presents itself as a network of physical objects, which are incorporated into a vast array of sensors, software, and any other type of technology, with the purpose of connecting and exchanging information with other devices and systems via the Internet. As we know it, the IoT is present in a wide range of devices ranging from simple household objects to complex tools spread across all sectors of industry. The means of communication used in IoT devices is based on Long Range (LoRa) technology. This technology stands out for its ability to operate with low energy consumption, which is vital for the use of IoT devices since they run on batteries. This paper will look at the development of an indoor space monitoring system based on an IoT Node made up of sensors supported by the LoRa network. To achieve the objectives, an in-depth study of the technology used in LoRa networks is carried out, followed by a presentation of the system's architecture and then the various tests carried out in indoor spaces to assess the functioning of both the sensors and the network itself. During the work, numerous tests were carried out over extended periods, which will be duly detailed throughout the document. These are used to ensure the stability of the monitoring system and gauge the environmental status of the space where it is installed.