Desenvolvimento de uma arquitetura para monitoramento e controle remoto de um dispositivo proprietário IoT baseado em ESP32

Abstract

A crescente adoção de aplicações baseadas em Internet das Coisas (IoT ) tem ampliado a necessidade de arquiteturas capazes de integrar aquisição de dados, comunicação, armazenamento e supervisão remota de dispositivos. Nesse contexto, este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma arquitetura de monitoramento e controle baseada em um hardware proprietário para aquisição de sinais digitais, integrado a um servidor, banco de dados e interface supervisória, permitindo o monitoramento remoto, o registro de eventos e o acionamento de dispositivos por meio da internet. A solução desenvol- vida utiliza uma placa proprietária baseada no microcontrolador ESP32, responsável pela aquisição dos sinais digitais, processamento dos eventos e controle das saídas digitais a relés. O sistema integra um servidor para gerenciamento das mensagens, persistência dos dados e disponibilização das informações por meio de uma interface web. Para atender às diferentes necessidades da aplicação, foram empregados os protocolos MQTT, utilizado na comunicação entre o servidor e o dispositivo embarcado, e HTTP, utilizado para o envio das notificações de retorno dos eventos de controle à interface supervisória. Além disso, foram implementados mecanismos de armazena- mento local em cartão SD e armazenamento remoto em banco de dados, permitindo a retenção, consulta e auditoria dos eventos gerados pelo sistema. A validação da arquitetura foi realizada por meio de testes funcionais e testes de estresse, avaliando seu comportamento em diferentes condições de operação e diferentes taxas de gera- ção de mensagens. Os resultados demonstraram o funcionamento integrado entre o dispositivo embarcado, servidor e interface supervisória, possibilitando o monitoramento remoto, o controle dos dispositivos e o registro confiável dos eventos. Os testes também permitiram identificar oportunidades de otimização e forneceram subsídios para sua evolução em trabalhos futuros.

The growing adoption of Internet of Things (IoT) applications has increased the demand for architectures capable of integrating data acquisition, communication, storage, and remote device supervision. In this context, this work presents the development of a monitoring and control architecture based on proprietary hardware for digital signal acquisition, integrated with a server, database, and supervisory interface, enabling remote monitoring, event logging, and device control over the Internet. The proposed solution employs a proprietary board based on the ESP32 microcontroller, responsible for digital signal acquisition, event processing, and relay output control. The system integrates a server for message management, data persistence, and information avail- ability through a web-based supervisory interface. To meet the different communication requirements of the application, the MQTT protocol was employed for communication between the embedded device and the server, while HTTP was used to notify the supervisory interface of control event responses. In addition, local data storage on an SD card and remote storage in a database were implemented, enabling event retention, querying, and auditing. The proposed architecture was validated through functional and stress tests, evaluating its behavior under different operating conditions and message generation rates. The results demonstrated the integrated operation of the embedded device, server, and supervisory interface, enabling remote monitoring, device control, and reliable event logging. The tests also identified opportunities for optimization and provided a foundation for future improvements and further research.