Como Construir um Sistema Inteligente de Ventilação do Sótão

Crie um sistema inteligente de ventilação do sótão que regule automaticamente a temperatura e a humidade. Este projeto combina sensores IoT, microcontroladores e um aplicativo móvel fácil de usar para dar aos proprietários de casas um controlo preciso sobre o ambiente do seu sótão, potencialmente reduzindo os custos de energia e prevenindo problemas relacionados com a humidade.

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Resumo Simples

Um controlador de ventilação inteligente do sótão que otimiza o fluxo de ar, reduz os custos de energia e mantém os níveis ideais de temperatura e humidade no seu espaço do sótão.

Documento de Requisitos do Produto (PRD)

Objetivos:

Desenvolver um sistema inteligente de ventilação do sótão que controle automaticamente os ventiladores com base nas leituras de temperatura e humidade
Criar um aplicativo móvel fácil de usar para monitorização e controlo manual
Reduzir os custos de energia e prevenir problemas relacionados com a humidade nos sótãos

Público-alvo:

Proprietários de casas interessados em eficiência energética e automação residencial
Entusiastas de bricolagem e apaixonados por casas inteligentes

Características-chave:

Deteção de temperatura e humidade
Controlo automatizado dos ventiladores com base nas leituras dos sensores
Aplicativo móvel para monitorização e controlo manual
Registo e análise de dados históricos
Alertas para condições extremas ou problemas no sistema

Requisitos do utilizador:

Processo de instalação e configuração fácil
Interface de aplicativo móvel intuitiva
Definições personalizáveis para limiares de ventilação
Monitorização em tempo real das condições do sótão
Capacidade de anular manualmente os controlos automatizados

Fluxos de Usuário

Configuração do Sistema:
- O utilizador instala os componentes de hardware no sótão
- O utilizador baixa o aplicativo móvel e cria uma conta
- O aplicativo guia o utilizador através da conexão com o sistema e da configuração inicial
Monitorização Diária:
- O utilizador abre o aplicativo para ver as condições atuais do sótão
- O utilizador verifica os dados históricos e as estimativas de economia de energia
- O utilizador ajusta as definições, se desejar
Gestão de Alertas:
- O sistema deteta condições incomuns e envia uma notificação push
- O utilizador visualiza os detalhes do alerta no aplicativo
- O utilizador toma as medidas apropriadas (por exemplo, ativando manualmente os ventiladores ou agendando manutenção)

Especificações Técnicas

Hardware:

Microcontrolador: ESP32 ou Raspberry Pi Zero W
Sensores: DHT22 (temperatura/humidade), sensor de qualidade do ar opcional
Atuadores: Módulo de relé para controlar os ventiladores existentes do sótão

Software:

Backend: Node.js com Express.js
Banco de Dados: MongoDB para armazenamento de dados
Aplicativo Móvel: React Native para desenvolvimento multiplataforma
Comunicação: MQTT para transferência de dados em tempo real
Plataforma de Nuvem: AWS IoT Core para gerenciamento de dispositivos e processamento de dados

Endpoints da API

POST /api/auth/register
POST /api/auth/login
GET /api/system/status
POST /api/system/settings
GET /api/data/current
GET /api/data/history
POST /api/control/manual

Esquema do Banco de Dados

Utilizadores:

id: ObjectId
email: String
password: String (com hash)
systemId: String

Sistemas:

id: ObjectId
userId: ObjectId
name: String
settings: Object

Dados do Sensor:

id: ObjectId
systemId: ObjectId
timestamp: Date
temperature: Number
humidity: Number
fanStatus: Boolean

Estrutura de Arquivos

/
├── hardware/
│   ├── firmware/
│   └── schematics/
├── backend/
│   ├── src/
│   │   ├── controllers/
│   │   ├── models/
│   │   ├── routes/
│   │   └── services/
│   ├── config/
│   └── tests/
├── mobile-app/
│   ├── src/
│   │   ├── components/
│   │   ├── screens/
│   │   ├── services/
│   │   └── utils/
│   ├── assets/
│   └── tests/
├── docs/
└── README.md

Plano de Implementação

Projetar e prototipar a configuração de hardware
Desenvolver o firmware para o microcontrolador
Configurar a infraestrutura de nuvem (AWS IoT Core)
Implementar a API de backend e a integração do banco de dados
Desenvolver a interface do usuário do aplicativo móvel e a funcionalidade principal
Integrar o aplicativo móvel com os serviços de backend
Implementar a comunicação em tempo real entre o hardware e a nuvem
Adicionar recursos de análise de dados e alertas
Realizar testes abrangentes de todo o sistema
Criar documentação do usuário e guias de configuração
Realizar testes beta com um pequeno grupo de usuários
Refinar e otimizar com base no feedback
Preparar para o lançamento completo

Estratégia de Implantação

Hardware: Fornecer instruções detalhadas de montagem e uma lista de componentes
Firmware: Disponibilizar para download, com capacidade de atualização OTA
Backend: Implantar no AWS Elastic Beanstalk para escalabilidade
Banco de Dados: Usar o MongoDB Atlas para serviço de banco de dados gerenciado
Aplicativo Móvel: Publicar na Apple App Store e Google Play Store
Configurar monitoramento e registro com o AWS CloudWatch
Implementar pipeline de CI/CD usando o GitHub Actions
Criar um sistema de suporte para consultas de usuários e acompanhamento de problemas

Justificativa do Design

O sistema usa uma abordagem baseada em microcontrolador por ser mais econômica e de fácil instalação. A integração com a nuvem permite recursos avançados, como análise de dados e controlo remoto. O aplicativo móvel fornece uma interface fácil de usar para monitorização e controlo. A pilha de tecnologia escolhida (Node.js, React Native, MongoDB) oferece um bom equilíbrio de desempenho, escalabilidade e produtividade do desenvolvedor. O MQTT é usado pela sua eficiência na comunicação IoT. O design modular permite expansões futuras, como a integração com outros sistemas domésticos inteligentes.