Design and implementation of an IoT gateway to create smart environments

The paper presents a proposal of a practical implementation for an IoT gateway dedicated to real-time monitoring and remote control of a swimming pool. Based on a Raspberry Pi, the gateway allows bidirectional communication and data exchange between the user and the sensor network implemented on the environment using an Arduino.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Diseño e implementación de un Gateway IoT multiprotocolo

This paper describes the implementation of an IoT gateway that allows the exchange of data through different wireless technologies and forwarding of such data to the Internet. The proposed gateway has important advantages such as: supporting for multiprotocol interconnectivity; the remote configuration of wireless nodes for sensor and actuators management; a flexible algorithm to translate the data obtained by sensors into a uniform format for transmission to a cloud server; low energy consumption due to efficient data transfer over the MQTT protocol. In order to demonstrate the usefulness of the developed gateway, a proof-of-concept test was implemented. The implemented scenario consists of 2 wireless nodes responsible for sensing environmental variables and transmitting data to the gateway node through different communication protocols. The obtained results show the feasibility for simultaneous data transmission from the remote wireless nodes to the gateway. Metrics on energy consumption in the devices are also presented.En este artículo se describe la implementación de un gateway IoT que permite el intercambio de datos a través de diferentes tecnologías inalámbricas y el reenvío de dichos datos a Internet. El gateway propuesto incorpora importantes ventajas como:  la interconectividad con diferentes protocolos; permite la configuración remota de nodos inalámbricos para la gestión de sensores y actuadores; utiliza un algoritmo flexible para traducir los datos obtenidos por los sensores a un formato uniforme para la transmisión hacia un servidor en la nube; utiliza el protocolo MQTT, el cual permite la difusión de datos de forma simple para minimizar los recursos utilizados del gateway. Con el fin de demostrar el funcionamiento del gateway desarrollado, se implementó una prueba de concepto compuesta por 2 nodos inalámbricos encargados de sensar 6 variables ambientales y transmitiendo dichos datos al gateway a través de diferentes protocolos de comunicación. Los resultados presentados muestran la transmisión de la información de manera simultánea, desde los nodos inalámbricos remotos hacia el gateway. Además, se presentan métricas sobre el consumo de energía en los diferentes dispositivos que componen el escenario desarrollado

EclipseIoT: A secure and adaptive hub for the Internet of Things

With the proliferation in the quantity and types of devices that may be included in an Internet of Things (IoT) ecosystem, particularly in the context of a smart home, it is essential to provide mechanisms to deal with the heterogeneity which such devices encompass. Variations can occur in data formats, frequency of operation, or type of communication protocols supported. The ability to support integration between sensors using a “hub” has become central to address many of these issues. The implementation of such a hub can provide both the ability to act as an aggregator for various sensors, and also limit an attacker’s visibility into locally provisioned sensing capability. This paper introduces EclipseIoT, an adaptive hub which uses dynamically loadable add-on modules to communicate with diverse IoT devices, provides policy-based access control, limits exposure of local IoT devices through cloaking, and offers a canary-function based capability to monitor attack behaviours. Its architecture and implementation are discussed, along with its use within a smart home testbed consisting of commercially available devices such as Phillips Hue Bridge, Samsung Smart Things Hub, TP-Link Smart Plug, and TP-Link Smart Camera. The effectiveness of EclipseIoT is further evaluated by simulating various attacks such as Address Resolution Protocol (ARP) spoofing, Media Access Control (MAC) address spoofing, Man-In-The-Middle (MITM), port scanning, capturing handshakes, sniffing, and Denial of Service (DoS). It is demonstrated that direct attacks upon EclipseIoT components are mitigated due to the security techniques being used

Digital Twins: Review and Challenges

[EN] With the arises of Industry 4.0, numerous concepts have emerged; one of the main concepts is the digital twin (DT). DT is being widely used nowadays, however, as there are several uses in the existing literature; the understanding of the concept and its functioning can be diffuse. The main goal of this paper is to provide a review of the existing literature to clarify the concept, operation, and main characteristics of DT, to introduce the most current operating, communication, and usage trends related to this technology, and to present the performance of the synergy between DT and multi-agent system (MAS) technologies through a computer science approach.This work was partly supported by the Spanish Government (RTI2018-095390-B-C31)Juárez-Juárez, MG.; Botti, V.; Giret Boggino, AS. (2021). Digital Twins: Review and Challenges. Journal of Computing and Information Science in Engineering. 21(3):1-23. https://doi.org/10.1115/1.405024412321

Ambient adjustment in living spaces

Different studies confirm that a specific adjustment of the lighting, music and scents positively influences the people's mood, concentration and quality of life. In this thesis we designed and developed a system, which allows the user to adjust the ambient in living spaces. Ambient is adjustable through the controllable part of a system consisting of a Wi-Fi enabled chip, LED strip lights, speakers and small fans spreading pleasant scents. The user is able to control this part of the system through a web application in real time. We also conducted a survey in which each participant testing the system answered a questionnaire about how he/she feels before and after using the system. Results showed that after the use of our system positive affect increases, whereas negative affect decreases

The Plegma dataset : domestic appliance-level and aggregate electricity demand with metadata from Greece

The growing availability of smart meter data has facilitated the development of energy-saving services like demand response, personalized energy feedback, and non-intrusive-load-monitoring applications, all of which heavily rely on advanced machine learning algorithms trained on energy consumption datasets. To ensure the accuracy and reliability of these services, real-world smart meter data collection is crucial. The Plegma dataset described in this paper addresses this need bfy providing whole- house aggregate loads and appliance-level consumption measurements at 10-second intervals from 13 different households over a period of one year. It also includes environmental data such as humidity and temperature, building characteristics, demographic information, and user practice routines to enable quantitative as well as qualitative analysis. Plegma is the first high-frequency electricity measurements dataset in Greece, capturing the consumption behavior of people in the Mediterranean area who use devices not commonly included in other datasets, such as AC and electric-water boilers. The dataset comprises 218 million readings from 88 installed meters and sensors. The collected data are available in CSV format

Sistema automático de monitoreo de mercurio en tiempo real en aguas aledañas a explotaciones mineras y petroleras usando una plataforma IOT

El Perú es un país dotado de un vasto número de recursos geológicos que lo convierten, por tanto, en una potencia mundial para la producción minera. Sin embargo, los vertimientos de desechos producidos por la actividad minera y petrolera tienen un impacto grande en el ecosistema ocasionando serios problemas de contaminación ambiental. Estos vertimientos poseen metales pesados tales como mercurio, plomo y cadmio, los cuales son movilizados por las aguas contaminando todo lo que esté a su alrededor alterando tanto la vida humana como la del resto de especies. Por otro lado, la detección tradicional de metales pesados no se realiza en tiempo real, sino que es manual y se lleva a cabo en laboratorios equipados con personal calificado. Entonces una medición en laboratorio, que puede ser realizada días después de haber colectado la muestra, puede no reflejar de manera certera los cambios dinámicos de los contaminantes en el agua. Asimismo, el mercurio es uno de los metales pesados con más impacto contaminante, por ende, su monitoreo es de real importancia para mantener un control más eficiente sobre el modo en que el mercurio está contaminando. Es así que, el presente trabajo plantea un diseño innovador de un sistema de monitoreo en tiempo real de mercurio en aguas aledañas a explotaciones mineras y petroleras usando una plataforma IoT, de modo que los datos obtenidos por los sensores sean enviados a una plataforma en la Nube, permitiendo de esta manera que los entes reguladores puedan tener acceso a estos datos y observar los cambios dinámicos que se producen en la contaminación del agua. Adicionalmente, el diseño mecánico de este sistema le permite operar en un río en la selva, debido a que es una de las zonas más afectadas por contaminación por mercurio; el diseño eléctrico- energético también comprende la autonomía energética del sistema, ya que posee un sistema de panel solar con batería, lo que ofrece versatilidad en el lugar donde se plantea poner en operación al sistema; y además, la comunicación inalámbrica entre los diferentes elementos que comprenden el sistema proporciona buena conectividad para la transmisión de datos. Finalmente, la aplicación del sistema propuesto ayuda a enfrentar de un modo más innovador la problemática de la contaminación de los recursos hídricos ya que fortalece el control y monitoreo del agua, de modo que se puedan tomar mejores y más rápidas decisiones.Tesi

Gestão e Sensorização do Laboratório de Redes e Sistemas do ISMAI

A recente transformação do Laboratório de Redes e Sistemas Informáticos do ISMAI permitiu uma melhor organização dos equipamentos e até a melhoria das condições em que estes se encontravam. Como consequência, o Laboratório 10 tornou-se numa sala capaz de suportar mais disciplinas, docentes e alunos. Verificou-se, também um aumento do interesse dos alunos pois, para além do aumento da variedade de equipamentos, as alterações efetuadas proporcionaram uma melhoria na qualidade do ensino. No entanto, como em qualquer ampliação, também esta trouxe mais vulnerabilidades ao laboratório enquanto sala de aula, e à sala técnica, que recebeu um significativo aumento de equipamentos.N/

Estudio e implementación de una plataforma digital para el despliegue de aplicaciones en el marco de la industria 4.0

Nadie puede cuestionar que la transformación digital que ha experimentado la humanidad en las últimas décadas, ha revolucionado la forma en que la sociedad se comunica, organiza o piensa. En un planeta conectado, las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) hacen posible entender el mundo como un único ente, en el que sucesos locales de toda índole tienen repercusiones globales. Los cambios sensibles hoy en día, como consecuencia de la implementación a las TIC en sectores como la educación, el financiero o de entretenimiento han sido el preludio de algo mucho mayor y complejo que pretende transformar el sector industrial a nivel global. En la actualidad, el mundo se encuentra a las puertas de la cuarta revolución industrial. Una revolución, esencialmente distinta a las anteriores, que pretende sacudir con una masividad sin precedentes el sistema de producción conocido hasta el momento. Adaptar el sector secundario a nuevos modelos organizativos, así como la implementación de soluciones basadas en la inteligencia de los datos, puede suponer a medio-largo plazo la supervivencia o deceso del tejido industrial. En concreto, únicamente el 8% de las empresas españolas tiene un grado de digitalización avanzado, muy inferior a la media mundial, situada en torno al 33%, según PwC [1]. Tradicionalmente, la información recopilada por los sensores en los procesos industriales o la generada por los sistemas de control, posee un carácter meramente informativo y válido para conocer el estado del sistema, en un momento determinado. En este sentido, de acuerdo a la experiencia profesional aportada, la capacidad de comunicar dicha información a las plataformas de gestión empresarial es inexistente por norma general; bien por inutilidad o falta de recursos. Por ende, existe una brecha entre las tecnologías de tipo operativo (OT) respecto a las tecnologías de la información (TI). En este proyecto, se realiza una aproximación a los principales conceptos que abarca la cuarta revolución industrial, denominada “Industria 4.0”, así como las tecnologías asociadas a su implementación. La principal motivación es acercar al lector una visión amplia de todo dicho paradigma. Dentro de estas tecnologías, se enfatiza en el estado arte el concepto de IIoT (Industrial Internet of Things) y de las pasarelas que permiten conectar los dispositivos de campo con la nube o las plataformas de TI, conocidos comúnmente como “Gateways”. A continuación, se presentan diferentes arquitecturas implementables para conectar sistemas de control industrial clásicos con la nube y las aplicaciones de gestión, en base a los conceptos y tecnologías mencionadas anteriormente. La finalidad de esta aproximación teórica es ejemplificar todos los aspectos definidos, a través de un caso práctico de transformación digital en el ámbito académico. El objeto de estudio es el laboratorio de automatización 004 ubicado en el edificio TR2 de la Escuela Superior de Ingeniería Industrial, Aeroespacial y Audiovisual de Terrassa (ESEIAAT). En base a las arquitecturas propuestas, se describe de forma exhaustiva la programación de un dispositivo que permita la comunicación de los sistemas de control “obsoletos” con aplicaciones de gestión y el almacenamiento de datos en la nube, mediante una interfaz de programación de aplicaciones (API). Para finalizar, se proponen vías complementarias a modo de líneas futuras que dotarían al presente proyecto de una solidez aún mayo