Energy Awareness

IoT Dashboard para Monitoramento e Controle de Consumo de Energia

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Descrição Resumida

Este projeto IoT monitora e controla o consumo energético em tempo real utilizando um ESP32 e Node-RED. O ESP32 coleta dados de consumo de energia (simulado com um potenciômetro) e o estado de um LED (ligado/desligado). O Node-RED gerencia a comunicação entre os dispositivos via MQTT e exibe os dados em um dashboard interativo, permitindo o controle remoto do LED e a visualização do consumo de energia.

Funcionalidades

• Monitoramento de Consumo de Energia: O valor do consumo de energia é simulado por um potenciômetro e exibido no gauge do Node-RED.
• Controle Remoto do LED: O estado do LED (ligado ou desligado) pode ser alterado remotamente via MQTT.
• Dashboard Interativo: O Node-RED fornece um painel para controlar e monitorar os dados em tempo real.

Tecnologias Utilizadas

Hardware:

• ESP32: Microcontrolador que coleta os dados de consumo e controla o LED.
• LED: Atuador controlado remotamente.
• Potenciômetro: Sensor usado para simular o consumo de energia.

Software:

• Node-RED: Plataforma para integração e controle dos dispositivos IoT.
• MQTT: Protocolo de comunicação entre o ESP32 e o Node-RED.
• Wokwi: Simulador usado para testar o circuito do ESP32 e simular o comportamento do projeto.

Configuração do Ambiente

Configuração do ESP32 (para testes)

• Use o Wokwi para simular o ESP32 ou carregue o código para o ESP32 real.
• O ESP32 publica os dados no MQTT e responde aos comandos para ligar/desligar o LED.

Link do Projeto no Wokwi: Energy Awareness Simulation

Pré-requisitos

• Node.js e Node-RED instalados.
• Broker MQTT: Utilizamos o broker público HiveMQ. Não é necessário instalar um broker localmente.

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Passos para rodar o projeto

1. Clone o repositório:

   git clone https://github.com/santosmgs/GS-EnergyAwarenessIA.git
   cd GS-EnergyAwarenessIA

2. Configuração do Node-RED:

   • Instale o Node-RED se ainda não tiver:

     npm install -g --unsafe-perm node-red

   • Inicie o Node-RED:

     node-red

   • Acesse o Node-RED no navegador: http://localhost:1880.
   • Acesse o dashboard interativo do Node-RED: http://localhost:1880/ui

3. Configuração dos tópicos MQTT:

   • O ESP32 publica dados no tópico fiap/iot/consumoea.
   • O Node-RED usa este tópico para receber os dados de consumo e controle do LED.
   • No Node-RED, os nós MQTT são configurados para:
     • Assinar o tópico fiap/iot/consumoea para receber dados.
     • Publicar no tópico fiap/iot/led para controlar o LED.

4. Carregar o fluxo do Node-RED:

   • Importe o arquivo de fluxo JSON do Node-RED, localizado no repositório, para configurar a comunicação e os widgets do dashboard.

5. Teste o ESP32 (Simulador ou Hardware Real):

   • No Wokwi, carregue o circuito e o código do ESP32 para simulação.
   • Se usar um ESP32 real, conecte-o ao Wi-Fi e ao broker MQTT.

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Diagrama do Projeto

Descrição do Diagrama

• O ESP32 lê o valor do potenciômetro, coleta o consumo de energia e publica no broker MQTT.
• O Node-RED se conecta ao broker MQTT, recebe os dados e exibe no dashboard.
• O LED pode ser controlado remotamente via o switch no dashboard, enviando comandos para o ESP32.

Passo a Passo de Execução

1. Simular o consumo:

   • Gire o potenciômetro no ESP32 para alterar o consumo de energia.
   • O consumo é exibido no gauge no Node-RED.

2. Controlar o LED:

   • Use o switch no dashboard para ligar/desligar o LED.
   • O estado do LED será atualizado no painel e no ESP32.

3. Verificar os dados:

   • Confirme que o consumo e o estado do LED estão sendo atualizados em tempo real no dashboard.

Documentação do Código

Código do ESP32

O ESP32 coleta os dados do potenciômetro e publica no MQTT. Ele também escuta comandos MQTT para controlar o LED. O código está organizado com comentários para facilitar o entendimento:

#include <WiFi.h>
#include <ArduinoJson.h>
#include <PubSubClient.h>

// Configurações de WiFi e MQTT
#define PIN_POTENTIOMETER 34  // Pino do potenciômetro
#define PIN_LED 2             // Pino do LED

void setup() {
  // Inicialização de Wi-Fi e MQTT
}

void loop() {
  // Publicar consumo de energia no MQTT
  // Escutar comandos para o LED
}

Fluxo do Node-RED

O fluxo do Node-RED contém:

• Nó MQTT In: Recebe dados de consumo e LED do ESP32.
• Nó Function: Processa os dados JSON e separa consumo e estado do LED.
• Nó Gauge: Exibe o consumo de energia.
• Nó Text: Mostra o estado do LED.
• Nó Switch + MQTT Out: Controla o LED remotamente.

Demonstração em Vídeo

Link para o vídeo demonstrativo

Acesse o vídeo no youtube: clique aqui.

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Integrantes do Grupo

• João Gabriel - RM 552078
• Felipe Morais - RM 551463
• Ian Navas - RM 550133
• Miguel Santos - RM 551640
• Renan Vieira - RM 551813