Um arcabouço de código aberto para execução de processamento e transferência de dados em Smart Meters no contexto da internet das coisas
| Ano de defesa: | 2020 |
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| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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| Instituição de defesa: |
Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18153/tde-14102025-090352/ |
Resumo: | Neste trabalho é proposta uma metodologia estruturada para definir a arquitetura de um arcabouço de comunicação com suporte a múltiplos quadros (frames) e conexões simultâneas,que pode ser embarcado em dispositivos do tipo Smart Meters residenciais para utilização no contexto do Smart Grid. O framework é baseado em TCP/IP e considera-se que a troca de dados é realizada utilizando tecnologia sem fio. O modelo arquitetural foi baseado no estado da arte em Engenharia de Software, empregando padrões de projeto (Design Patterns) e princípios de baixo acoplamento e alta coesão, resultando em umasolução confiável com manutenção facilitada. Um módulo de segurança também foi implementado e o desempenho do framework foi avaliado em termos de indicadores como taxa de transferência e processamento computacional no dispositivo embarcado. O ônus computacional devido à utilização do módulo de segurança também foi aferido por meio de experimentos em bancada. Ademais, a fim de complementar a análise, erros de quadro foram introduzidos em cenários de teste, a fim de avaliar a aplicabilidade do framework em cenários de campo, também considerando a existência de múltiplas conexões e nós concentradores, para os quais o arcabouço proposto ainda foi utilizado. Os resultados mostraram que o desempenho da arquitetura proposta suporta taxas de transferência promissoras mesmo com o esforço computacional extra oriundo da encriptação dos dados e modularidade do sistema, tornando a proposta realizável considerando-se um contexto de aplicação real. |
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Um arcabouço de código aberto para execução de processamento e transferência de dados em Smart Meters no contexto da internet das coisasAn open source framework model for process execution and data exchange on Smart Meters in the context of internet of thingsarcabouçoarquitetura de sistemasdistribuição de energiaembedded systemsenergy qualityframeworkframeworkpower distributionpower systemsqualidade de energiasistemas eletrônicos de potênciasistemas embarcadosSmart Gridsmart gridsmart metersmart meterssystems engineeringthesisNeste trabalho é proposta uma metodologia estruturada para definir a arquitetura de um arcabouço de comunicação com suporte a múltiplos quadros (frames) e conexões simultâneas,que pode ser embarcado em dispositivos do tipo Smart Meters residenciais para utilização no contexto do Smart Grid. O framework é baseado em TCP/IP e considera-se que a troca de dados é realizada utilizando tecnologia sem fio. O modelo arquitetural foi baseado no estado da arte em Engenharia de Software, empregando padrões de projeto (Design Patterns) e princípios de baixo acoplamento e alta coesão, resultando em umasolução confiável com manutenção facilitada. Um módulo de segurança também foi implementado e o desempenho do framework foi avaliado em termos de indicadores como taxa de transferência e processamento computacional no dispositivo embarcado. O ônus computacional devido à utilização do módulo de segurança também foi aferido por meio de experimentos em bancada. Ademais, a fim de complementar a análise, erros de quadro foram introduzidos em cenários de teste, a fim de avaliar a aplicabilidade do framework em cenários de campo, também considerando a existência de múltiplas conexões e nós concentradores, para os quais o arcabouço proposto ainda foi utilizado. Os resultados mostraram que o desempenho da arquitetura proposta suporta taxas de transferência promissoras mesmo com o esforço computacional extra oriundo da encriptação dos dados e modularidade do sistema, tornando a proposta realizável considerando-se um contexto de aplicação real.In this research, it is proposed a structured methodology to define the architecture for a communication framework with multi-frame capability, which can be embedded in a residential smart meter hardware for Smart Grid applications. This framework is based on TCP/IP protocol, and it is considered that data is exchanged via wireless. The architectural model was based upon the state of the art in Software Engineering, making use of Design Patterns and the principles of low coupling and high cohesion which result in a solution that is both, more reliable and maintainable. A security module is also provided and the framework performance is evaluated, in terms of packet throughput and computational effort of the security layer on the processing device, via practical experiments of some laboratory scenarios. Furthermore, errors on some frames are introduced in order to evaluate the feasibility of this framework in real field applications, even considering multiple connection threads and concentrator nodes where the framework also was employed on devices with such role. Results have shown that proposed framework architecture supports promising transfer rates even with extra computational cost due to the use of data encryption and separated processing modules, making it a feasible proposal for the considered application context.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPSilva, Ivan Nunes daCaropreso, Rodrigo de Toledo2020-10-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18153/tde-14102025-090352/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-10-16T13:13:02Zoai:teses.usp.br:tde-14102025-090352Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-10-16T13:13:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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Neste trabalho é proposta uma metodologia estruturada para definir a arquitetura de um arcabouço de comunicação com suporte a múltiplos quadros (frames) e conexões simultâneas,que pode ser embarcado em dispositivos do tipo Smart Meters residenciais para utilização no contexto do Smart Grid. O framework é baseado em TCP/IP e considera-se que a troca de dados é realizada utilizando tecnologia sem fio. O modelo arquitetural foi baseado no estado da arte em Engenharia de Software, empregando padrões de projeto (Design Patterns) e princípios de baixo acoplamento e alta coesão, resultando em umasolução confiável com manutenção facilitada. Um módulo de segurança também foi implementado e o desempenho do framework foi avaliado em termos de indicadores como taxa de transferência e processamento computacional no dispositivo embarcado. O ônus computacional devido à utilização do módulo de segurança também foi aferido por meio de experimentos em bancada. Ademais, a fim de complementar a análise, erros de quadro foram introduzidos em cenários de teste, a fim de avaliar a aplicabilidade do framework em cenários de campo, também considerando a existência de múltiplas conexões e nós concentradores, para os quais o arcabouço proposto ainda foi utilizado. Os resultados mostraram que o desempenho da arquitetura proposta suporta taxas de transferência promissoras mesmo com o esforço computacional extra oriundo da encriptação dos dados e modularidade do sistema, tornando a proposta realizável considerando-se um contexto de aplicação real. |
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