Smart home app development: 90% less time for daily routines with IoT-based platform

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Desenvolvimento Web

O Grupo Innowise criou uma aplicação doméstica inteligente baseada na IoT para gerir aparelhos domésticos e facilitar a interação entre dispositivos digitais sem mediação humana.

Cliente

Indústria

TI, Alta tecnologia

Região

Cliente desde

2021

O nosso cliente é uma empresa de TI sediada na UE, especializada em software personalizado e baseado em plataformas para casas inteligentes. As informações pormenorizadas sobre o cliente não podem ser divulgadas ao abrigo das disposições do NDA.

Desafio

Uma casa inteligente é um conceito de ambientes domésticos interligados que proporcionam aos seus residentes um nível de conforto e controlo sem precedentes, tornando a vida mais fácil, mais segura e mais conveniente. Com base na Internet das coisas (IoT), o sistema doméstico inteligente liga todos os dispositivos e aparelhos digitais num único ecossistema. Frequentemente, vai muito além da simples automação, proporcionando experiências personalizadas inigualáveis.

O nosso cliente teve a ideia de uma solução de desenvolvimento de aplicativos para casas inteligentes que pudesse ser escalonada sem problemas. Embora tivesse um vasto conjunto de desenvolvedores qualificados nos departamentos de TI, o cliente procurou o Grupo Innowise, pois nossa empresa tem um histórico comprovado de projetos de IoT bem-sucedidos.

Solução

Após o levantamento dos requisitos técnicos, o Grupo Innowise desenvolveu uma plataforma Web para a gestão de dispositivos digitais com a capacidade de escalar conforme necessário. Esta rede é gerida de forma remota e independente como um ecossistema de controladores, nós, eletrónica de consumo, aparelhos e outros sistemas. Através de instalações domésticas inteligentes, os utilizadores podem aceder a uma vasta funcionalidade e desfrutar de novas experiências. Desenvolvido por IA e MLA nossa aplicação avalia os hábitos dos utilizadores, determina os padrões de consumo e, além disso, prevê o comportamento dos utilizadores.

Quanto à lógica da solução, implementámos uma arquitetura de software que consiste em componentes como

nós sensores que recolhem dados de vários sensores espalhados por toda a casa (iluminação, aquecimento, ventilação e ar condicionado, fogões a gás ou eléctricos, fornos, chuveiros, frigoríficos, sistema de segurança e outros aparelhos);
Microcontroladores de placa única Arduino e Raspberry Pi e kits de microcontroladores;
como repositório dos dados dos sensores;
serviço de nuvem de dados que reúne dados de várias áreas na nuvem e transmite informações através de APIs HTTP e REST;
software de gestão de dados para configurar pontos de dados, taxas de registo, eventos e acções, etc;
software de monitorização de dados para o processamento de alarmes e eventos com base em entradas de múltiplos nós sensores.

Em termos de módulos de aplicações Web para casas inteligentes, implementámos os seguintes.

Sistema de controlo de iluminação inteligente

Começámos por montar o sistema de controlo centralizado da iluminação da casa. Além de configurar diferentes regimes de iluminação, a nossa equipa de projeto desenvolveu funcionalidades inteligentes relacionadas com a IoT que permitiram uma enorme personalização com base nas preferências individuais. Assim, os nossos programadores aprovados introduziram cenários de casos de utilização para luzes inteligentes que incluíam

iluminação sintonizável com a possibilidade de configurar o regime de ligar/desligar em toda a casa ou em determinadas divisões;
modos de iluminação (enquanto lê ou limpa a casa) ou de escurecimento (enquanto vê um filme) com a opção de alterar as tonalidades de cor de acordo com o estado de espírito dos residentes;
definições personalizáveis para ligar as lâmpadas sem premir um botão quando os residentes entram em casa (funcionalidade inteligente para evitar intrusões);
configurações personalizáveis para desligar a luz quando os residentes saem de casa, o que permite poupar uma quantidade considerável de energia;
oportunidade de sincronizar a iluminação com um despertador, ligando as lâmpadas todas as manhãs para acordar os residentes.

Controlo remoto da cozinha

Depois, utilizámos as capacidades da casa inteligente para tornar o processo de cozinhar mais seguro e mais conveniente. Em primeiro lugar, configurámos funcionalidades inteligentes para os frigoríficos. A nossa equipa experiente ligou nós de sensores ao ecrã do frigorífico para que as câmaras no interior permitissem aos residentes ver os restos de comida. Além disso, graças à IA, os frigoríficos inteligentes sugerem receitas e pratos com base nas preferências de gosto dos utilizadores, criam planos de refeições semanais, fazem uma lista de compras e até recebem as compras. Além disso, a nossa equipa de projeto implementou um assistente de voz que pode informar sobre o tempo, dar notícias breves, reproduzir música e gerir outros aparelhos inteligentes com um comando de voz.

Além disso, o Innowise configurou funcionalidades de cozinha inteligente que incluíam

detetar fugas de gás, fumo e água na cozinha e desligar a eletricidade da casa se os indicadores se desviarem de um intervalo ótimo;
integração com o assistente de voz inteligente, onde os residentes podem instalar definições personalizadas, por exemplo, pré-aquecer o fogão a 180 graus enquanto o utilizador está a misturar os ingredientes para um bolo.

Sistema de controlo da casa de banho e do chuveiro

Quanto às casas de banho, as tecnologias IoT avançadas permitem reduzir o consumo de água suplementar. Para tal, configurámos

géisers sintonizáveis que se ligam/desligam automaticamente, optimizando o consumo de água durante as rotinas diárias de duche;
controladores que desligam o funcionamento desnecessário de aparelhos que consomem muita energia, como géisers, aquecedores e ACs.

Sistema de segurança para domótica

Quanto à segurança doméstica, implementámos nós sensores que detectam potenciais ameaças, notificam imediatamente os residentes de quaisquer processos negligenciados e, em seguida, desencadeiam as acções necessárias para os evitar. Além disso, um sistema de segurança inteligente permite

Sensores de proximidade, movimento e vídeo que identificam o acesso não autorizado e activam automaticamente o alarme de pânico, acendem as luzes e chamam a polícia;
Acabaram-se as dúvidas sobre se os electrodomésticos estão desligados ou se as portas estão trancadas quando o proprietário sai de casa, uma vez que um sistema inteligente se encarrega disso;
controladores para executar determinadas tarefas numa hora programada (para crianças ou familiares idosos), garantindo que não se esquecem de as executar.

Essencialmente, a aplicação IoT recolhe dados sobre a forma como a casa funciona, processa-os e mostra ao proprietário as informações mais significativas numa base diária. Além disso, a aplicação sugere determinadas acções (por exemplo, a hora de ligar/desligar as luzes com base na experiência anterior, etc.) com base nestas informações. Depois de os módulos anteriores estarem totalmente implementados e implantados, o cliente decidirá se pretende desenvolver módulos subsequentes.

Tecnologias e ferramentas

Back-end

.NET6, RabbitMQ, Entity Framework, JWT, Redis Cache, Microsserviços, Elastic Search, MassTransit

Front-end

Angular, Typescript

Bases de dados

MS SQL Server, MongoDB

Cloud

Azure IoT Hub, Azure Function, Azure Ser, Vice Bus, Base de Dados SQL do Azure, Armazenamento de Tabelas do Azure, Azure Stream Analytics

CI/CD

Pipelines de DevOps do Azure

DevOps

Docker

VCS

Git

Gestão de registos

ELK

Processo

Inicialmente, o analista de negócios do Innowise foi designado para obter requisitos técnicos e avaliar a viabilidade de desenvolvimento do aplicativo de automação residencial. Nosso BA desenvolveu um backlog, priorizou as tarefas com base na urgência e importância, e criou um roteiro com marcos a serem alcançados.

O projeto foi gerido com base na metodologia Scrum, com o acompanhamento das tarefas e a troca de informações através do Jira e do Slack, respetivamente.

Quanto à pilha tecnológica, optámos pelo desenvolvimento do lado do servidor .NET e pelo Angular para o front end. O principal desafio era integrar a plataforma com bibliotecas de terceiros sem problemas. Assim, utilizámos o RabbitMQ para garantir o processamento da aplicação sem perdas de dados. A solução que lançámos está em conformidade com as normas de telemetria e os regulamentos da UE.

Atualmente, a nossa equipa está concentrada no desenvolvimento de uma aplicação móvel completa que permite aos residentes gerir remotamente as instalações de uma casa inteligente. Para além disso, prestamos serviços de manutenção de software, corrigimos pequenos erros e melhoramos a funcionalidade da solução.

Equipa

Gestor de projectos

Analista de negócios

Programadores back-end

Programadores front-end

Engenheiros de GQ

Resultados

Como resultado, o Grupo Innowise lançou uma solução de desenvolvimento de aplicações para casas inteligentes que apresenta as seguintes vantagens:

gestão de dispositivos digitais e electrodomésticos a partir de um único local (toda a casa está interligada através de uma interface);
escalabilidade (o utilizador pode ligar sem problemas aspiradores, aparelhos de ar condicionado e muitos outros dispositivos através das API);
melhoria da segurança doméstica (sistema de detectores de movimento, câmaras de vigilância, fechaduras automáticas das portas);
controlo remoto (os residentes podem gerir os dispositivos mesmo a partir do trabalho);
aumento da eficiência energética (os residentes referem uma diminuição das despesas com facturas de serviços públicos);
informações sobre a gestão doméstica (graças à IA e ao ML, uma casa inteligente pode sugerir decisões inteligentes baseadas em dados e prever o comportamento do utilizador).

Duração do projecto

agosto de 2020 - Em curso

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