Como construir um controlador de clima inteligente para gazebo ao ar livre

Crie uma solução IoT inovadora que transforma gazebos ao ar livre em refúgios com controle de clima. Este projeto combina sensores, controles automatizados e um aplicativo móvel fácil de usar para gerenciar temperatura, iluminação e ambientação, garantindo conforto e eficiência energética o ano todo para espaços de vida ao ar livre.

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Riassunto Semplice

Construir um sistema de controle de clima inteligente para gazebos ao ar livre que ajusta automaticamente a temperatura, a iluminação e a ambientação para obter conforto e eficiência energética ideais.

Documento dei Requisiti del Prodotto (PRD)

Objetivos:

Desenvolver um sistema de controle de clima inteligente para gazebos ao ar livre
Criar um aplicativo móvel fácil de usar para controle e monitoramento remoto
Implementar automação eficiente em energia para temperatura e iluminação
Garantir integração perfeita com estruturas de gazebo existentes

Público-alvo:

Proprietários de casas com espaços de vida ao ar livre
Empresas de hospitalidade (hotéis, restaurantes com assentos ao ar livre)
Organizadores de eventos e gerentes de locais

Recursos-chave:

Controle de temperatura (aquecimento e resfriamento)
Sistema de iluminação automatizado
Ajustes responsivos ao clima
Monitoramento e otimização do uso de energia
Aplicativo móvel para controle e agendamento remotos
Integração com ecossistemas de casas inteligentes (ex.: Google Home, Amazon Alexa)

Requisitos do usuário:

Interface de aplicativo móvel intuitiva
Dados climáticos em tempo real e estatísticas de uso de energia
Predefinições personalizáveis para diferentes ocasiões
Alertas para condições climáticas extremas
Recursos de controle por voz

Flussi Utente

Configuração Inicial:
- Instalar componentes de hardware no gazebo
- Baixar o aplicativo móvel e criar uma conta de usuário
- Conectar o aplicativo ao sistema de controle do gazebo
- Definir preferências e agendas iniciais
Uso Diário:
- Abrir o aplicativo para visualizar as condições atuais do gazebo
- Ajustar manualmente a temperatura ou a iluminação, se desejado
- Ativar/desativar os modos automatizados
- Visualizar relatórios de uso de energia
Preparação para Eventos Especiais:
- Criar um novo preset de evento no aplicativo
- Definir a temperatura e a iluminação desejadas para o evento
- Agendar o preset para ativar em um horário específico
- Monitorar e ajustar as configurações durante o evento, conforme necessário

Specifiche Tecniche

Hardware: Raspberry Pi 4 para a unidade de controle central
Sensores: DHT22 (temperatura/umidade), TSL2591 (luz), BME280 (pressão)
Atuadores: Termostatos inteligentes, controladores de luz LED, controles de cortina motorizados
Backend: Node.js com estrutura Express.js
Banco de Dados: MongoDB para armazenamento de dados e configurações do usuário
Aplicativo Móvel: React Native para desenvolvimento multiplataforma
API: API RESTful para comunicação entre o aplicativo e a unidade de controle
Autenticação: JWT para autenticação segura do usuário
Protocolo IoT: MQTT para comunicação eficiente entre dispositivos
Plataforma em Nuvem: AWS IoT Core para gerenciamento escalável de dispositivos

Endpoint API

POST /api/users/register
POST /api/users/login
GET /api/gazebo/status
POST /api/gazebo/control
GET /api/energy/usage
POST /api/presets
GET /api/weather

Schema del Database

Usuários:

id: ObjectId
email: String
senha: String (hashed)
nome: String
gazeboId: ObjectId

Configuração do Gazebo:

id: ObjectId
userId: ObjectId
tempAtual: Number
tempAlvo: Number
nívelIluminação: Number
usoEnergia: Number

Presets:

id: ObjectId
userId: ObjectId
nome: String
temperatura: Number
iluminação: Number
agenda: Date

Struttura dei File

/smart-gazebo-controller
  /hardware
    gazebo_controller.py
    sensor_manager.py
    actuator_manager.py
  /backend
    /src
      /routes
      /controllers
      /models
      /middleware
      app.js
    package.json
  /mobile-app
    /src
      /components
      /screens
      /services
      /utils
    App.js
  /docs
    API_SPEC.md
    SETUP_GUIDE.md
  README.md

Piano di Implementazione

Configuração de Hardware (2 semanas)
- Montar e configurar o Raspberry Pi
- Instalar e testar sensores e atuadores
- Desenvolver scripts de controle básicos
Desenvolvimento do Backend (3 semanas)
- Configurar o ambiente Node.js
- Implementar endpoints de API
- Criar modelos de banco de dados e conexões
- Desenvolver a lógica principal para o controle de clima
Desenvolvimento do Aplicativo Móvel (4 semanas)
- Projetar a interface do usuário/experiência do usuário
- Implementar a autenticação do usuário
- Desenvolver as principais telas e funcionalidades do aplicativo
- Integrar com a API do backend
Integração IoT (2 semanas)
- Configurar o AWS IoT Core
- Implementar a comunicação MQTT
- Garantir a conectividade segura entre dispositivo e nuvem
Testes e Refinamento (2 semanas)
- Realizar testes abrangentes do sistema
- Executar auditorias de segurança
- Otimizar o desempenho e a eficiência energética
Documentação e Implantação (1 semana)
- Finalizar a documentação técnica e do usuário
- Preparar scripts e procedimentos de implantação

Strategia di Distribuzione

Implantação de Hardware:
- Criar um guia de instalação para o hardware do gazebo
- Desenvolver um processo de calibração para os sensores
Implantação do Backend:
- Usar Docker para a containerização
- Implantar no AWS Elastic Beanstalk para escalabilidade
- Configurar o MongoDB Atlas para o gerenciamento do banco de dados
Implantação do Aplicativo Móvel:
- Enviar para a Apple App Store e Google Play Store
- Implementar o pipeline de CI/CD usando o Fastlane
Monitoramento e Manutenção:
- Configurar o AWS CloudWatch para monitoramento do sistema
- Implementar procedimentos automatizados de backup e failover
- Estabelecer um cronograma regular de atualizações e manutenção

Motivazione del Design

O controlador inteligente de gazebo é projetado com modularidade e escalabilidade em mente. O uso de um Raspberry Pi como unidade de controle central fornece um equilíbrio de potência e flexibilidade. A escolha do Node.js para o backend permite o tratamento eficiente de conexões simultâneas, essencial para aplicações IoT. O React Native é selecionado para o aplicativo móvel para garantir uma experiência consistente do usuário em plataformas iOS e Android. O protocolo MQTT é empregado por sua natureza leve, tornando-o ideal para a comunicação de dispositivos IoT. O AWS IoT Core é escolhido por seus recursos robustos de segurança e integração perfeita com outros serviços da AWS, fornecendo uma base sólida para a expansão futura do ecossistema de casas inteligentes.