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Modelo de descarga de bateria para dispositivo IoT

Projeto destinado à participação no ENCOM 2023.

Objetivo: Extrair dados provenientes de um cenário proposto de rede IoT, que consiste dos valores de uma bateria recarregável acoplado ao end-node, que pode estar conectado a diferentes sensores que irão gerar diferentes consumos de energia. A partir desses dados, treinar modelos RNA para estimar o tempo a partir de um segmento observado até o ponto de descarga.

Todas as análises realizadas, modelos implementados e resultados obtidos estão disponíveis no arquivo ENCOM_2023_-_Modelo_de_descarga.ipynb.

Informações da publicação:

• Título: Modelo de Descarga para Dispositivo IoT Usando Redes Neurais Artificiais
• Autores: W. A. C. Macedo, T. F. Balbinot, S. B. Santos, W. L. Louzada, V. A. Chaves, E. F. F. de L. Santos, R. T. J. Ramos, F. J. B. Barros
• Disponível em: https://www.iecom.org.br/encom2023/autores.html#anais

Componentes da rede IoT

End-node:

• RAK5005-O
• RAK4630
• RAK5811
• Bateria recarregável
• Termopar
• Sensor de tensão

Gateway:

• TTGO T-Beam ESP32
• Fonte DC genérica (5V, 1A)

Implementação do cenário proposto

Parâmetros da trasmissão LoRa:

• Frequência: 915 MHz
• Fator de Espalhamento (SF): 12
• Potencia de transmissão: 22 dBm
• Tamanho do pacote: 59 quilobytes
• Tempo entre transmissões: 60 segundos

Topologia da implementação da rede IoT:

End-node utilizado:

Gateway:

Base de dados

Os dados utilizados são provenientes da API Thingspeak, e encontram-se no diretório base_de_dados, consistindo de informações dos sensores coletados pelo end-node ao longo do processo de descarga, incluindo o próprio valor de tensão da bateria acoplada ao mesmo. No presente trabalho analisou-se somente a porção dos dados correspondente à referida tensão da bateria, que resultam nas seguintes curvas de descarga:

A forma como os dados foram extraídos e visualizados pode ser consultada em ENCOM_2023_-_Modelo_de_descarga.ipynb.

Datasheets/Referência técnica

• RAK5005-O: https://docs.rakwireless.com/Product-Categories/WisBlock/RAK5005-O/Datasheet/
• RAK4630: https://docs.rakwireless.com/Product-Categories/WisDuo/RAK4630-Module/Datasheet/
• RAK5811: https://docs.rakwireless.com/Product-Categories/WisBlock/RAK5811/Datasheet/
• T-Beam: https://doc.riot-os.org/group__boards__esp32__ttgo-t-beam.html
• Bateria: https://icecat.biz/bn/p/vendorName/mpn/desc-32754413.html
• Termopar: https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/DS18B20.pdf
• Sensor de Tensão (referência): https://www.circuitschools.com/arduino-voltage-sensor-which-measures-up-to-25v-dc/