Controlo de acessos (hands-off) e controlo automático da iluminação e ventilação através de um sistema de localização indoor

Abstract

O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma solução de controlo automático da iluminação e de equipamentos de climatização, com base na localização indoor dos trabalhadores de uma empresa, assim como o controlo das suas presenças. O principal objetivo é desligar os sistemas de iluminação e climatização em zonas onde não se encontre ninguém, de forma a reduzir os custos energéticos. Para a localização dos utilizadores é apresentada uma solução que usa um algoritmo de triangulação baseado na deteção de ondas de rádio, mais concretamente o protocolo de comunicação WiFi. O sistema é constituído por um conjunto de recetores WiFi que detetam dispositivos emissores, que se encontram na posse dos utilizadores, e realizam medições da força do sinal desses dispositivos. Além dos recetores, é usado um controlador que calcula as posições dos diversos utilizadores. A atuação dos sistemas de iluminação e climatização é simulada numa aplicação WEB. Em zonas especificas das instalações, foi implementado o controlo do sistema luminoso, através do envio, por MQTT, das ordens de atuação a um sistema de controlo de iluminação, externo ao projeto. Para além disso, é proposto a criação de um sistema de controlo de acessos a zonas restritas através de reconhecimento facial, usando a biblioteca de visão OpenCV e um Raspberry Pi 3B. Um utilizador que demonstre a intenção de entrar numa destas zonas terá de se posicionar em frente a uma câmara e consoante o seu estatuto de autorizado ou não autorizado, o acesso a essa zona será, ou não, concedido através de uma porta de atuação elétrica. Para o treino das faces a detetar foi criada uma interface gráfica, programada em C, em ambiente Linux. No que toca ao controlo de presenças é apresentada uma solução automática de controlo baseada na deteção dos dispositivos emissores do sistema de localização. Nos diversos sistemas do projeto é usado um protocolo de comunicação, baseado no protocolo TCP-IP, especialmente desenvolvido para a vertente IoT, nomeadamente o protocolo MQTT. É também usado o protocolo de comunicação HTTP e WiFi. Para além disso, é usada uma ferramenta de desenvolvimento, denominada Node-Red, para dar suporte à programação de diversas tarefas dos sistemas do projeto. É apresentada uma solução de monitorização e controlo através de uma aplicação WEB, capaz de monitorizar o estado de todos os sistemas do projeto assim como controlar esses mesmo sistemas à distância, como por exemplo, monitorizar a posição dos diversos utilizadores num mapa virtual, controlo manual da iluminação, consulta de históricos de presenças, entre outros.

The goal of this project is to develop an automatic lighting system and air conditioning control solution, based on an indoor location system to detect the position of people inside a building and, a presences control solution. The main goal is to turn off the lighting and air conditioning systems in areas where nobody is present, in order to reduce the energy costs. To locate people inside a building it is presented a solution which uses a triangulation algorithm based on RSSI measures, using WiFi. The system is composed by several WiFi receptors which detect emitting devices, in the possession of the users of the building. The WiFi receptors make RSSI measurements to the emitting devices, continuously. The position of each user is calculated by the Master device of the system. The actuation of the lighting and air conditioning systems are simulated in a Web application. In specific areas, the actuation of the lighting system was actually implemented. This was achieved throw the comunication with an external control system. The comunication is implemented using MQTT and, the orders or actuation are sent to the external system. Furthermore, is proposed to create an access control system to restricted areas, using facial recognition utilities of OpenCV Libraries implemented on a Raspberry Pi 3B. In order to train the system to detect multiple faces, was developed an application with a graphical interface, programmed in C, in a Linux environment. Regarding the presences control, is presented an automatic control solution based on the detection of each emitting device of each user. In this project, different communication protocols are used, such as MQTT, HTTP and WiFi. As a support application, is used an application developed using Node-Red, which helps the different systems in several tasks. Finally, is presented a Web application able to monitor and control the systems regarding this project. Some examples of the functionalities of this application are: Monitoring the position of each user in a virtual map, manual lighting system control and, consultation of presences history.