Como Construir um Monitor de Umidade Inteligente para Casa com Controle Automatizado de Desumidificador

Crie uma solução inteligente para casa que monitora os níveis de umidade interna e controla automaticamente seu desumidificador. Este projeto combina sensores IoT, conectividade em nuvem e integração com casa inteligente para manter a qualidade do ar ideal, prevenir o crescimento de mofo e melhorar a eficiência energética do seu espaço de vida.

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Resumo Simples

Um monitor de umidade inteligente para casa que controla automaticamente um desumidificador, garantindo qualidade e conforto do ar interno, além de economia de energia.

Documento de Requisitos do Produto (PRD)

Objetivos:

Desenvolver um dispositivo inteligente para casa, fácil de usar, para monitorar e controlar a umidade interna
Integrar com desumidificadores existentes para controle automatizado
Fornecer dados e insights de umidade em tempo real aos usuários
Otimizar o uso de energia e melhorar a qualidade do ar interno

Público-alvo:

Proprietários de casas preocupados com a qualidade do ar interno
Indivíduos tech-savvy interessados em soluções de casa inteligente
Pessoas que vivem em climas úmidos ou em espaços propensos à umidade

Recursos-chave:

Monitoramento de umidade em tempo real
Controle automatizado de desumidificador
Aplicativo móvel para monitoramento e controle remotos
Rastreamento e análise de dados históricos
Integração com casa inteligente (ex.: Amazon Alexa, Google Home)
Otimização do uso de energia
Limites de umidade e agendas personalizáveis

Requisitos do Usuário:

Processo de configuração e instalação simples
Interface do aplicativo móvel intuitiva
Conectividade confiável e precisão dos dados
Compatibilidade com vários modelos de desumidificador
Alertas e notificações personalizáveis
Medidas de privacidade e segurança de dados

Fluxos de Usuário

Configuração do Dispositivo:
- Usuário desembala o dispositivo e baixa o aplicativo móvel
- O aplicativo guia o usuário pelo processo de conexão do dispositivo à Wi-Fi
- Usuário configura as configurações e preferências do desumidificador
Monitoramento Diário:
- Usuário abre o aplicativo para ver os níveis de umidade atuais e tendências
- O sistema ajusta automaticamente o desumidificador com base nos limites definidos
- Usuário recebe notificações para mudanças significativas ou problemas
Análise de Dados:
- Usuário acessa dados históricos de umidade e relatórios de uso de energia
- O aplicativo fornece insights e recomendações para otimizar as configurações
- Usuário ajusta as preferências com base em sugestões baseadas em dados

Especificações Técnicas

Hardware: PCB personalizada com microcontrolador ESP32, sensor de umidade DHT22
Firmware: C++ com framework Arduino
Aplicativo Móvel: React Native para compatibilidade multi-plataforma
Backend: Node.js com Express.js
Banco de Dados: MongoDB para armazenamento escalável de dados
Plataforma em Nuvem: AWS IoT Core para gerenciamento de dispositivos e processamento de dados
API: API RESTful para comunicação entre aplicativo e backend
Autenticação: Autenticação de usuário baseada em JWT
Criptografia: SSL/TLS para segurança na transmissão de dados

Endpoints da API

POST /api/users/register
POST /api/users/login
GET /api/devices/{deviceId}/data
POST /api/devices/{deviceId}/settings
GET /api/users/{userId}/dashboard
POST /api/devices/{deviceId}/control
GET /api/devices/{deviceId}/history

Esquema do Banco de Dados

Usuários:

_id: ObjectId
email: String
password: String (criptografada)
name: String
devices: Array de ObjectId

Dispositivos:

_id: ObjectId
userId: ObjectId
name: String
model: String
settings: Object

Dados de Umidade:

_id: ObjectId
deviceId: ObjectId
timestamp: Date
humidity: Number
temperature: Number

Estrutura de Arquivos

monitor-umidade-inteligente/
├── firmware/
│   ├── src/
│   └── platformio.ini
├── aplicativo-movel/
│   ├── src/
│   │   ├── components/
│   │   ├── screens/
│   │   ├── services/
│   │   └── utils/
│   ├── App.js
│   └── package.json
├── backend/
│   ├── src/
│   │   ├── controllers/
│   │   ├── models/
│   │   ├── routes/
│   │   └── utils/
│   ├── app.js
│   └── package.json
├── funcoes-nuvem/
│   └── index.js
├── docs/
│   ├── especificacao-api.md
│   └── manual-usuario.md
└── README.md

Plano de Implementação

Configuração do Projeto (1 semana)
- Configurar os ambientes de desenvolvimento
- Criar os repositórios do projeto
- Definir padrões de codificação e práticas de documentação
Desenvolvimento de Hardware (2 semanas)
- Projetar e prototipar o PCB personalizado
- Integrar o ESP32 e o sensor DHT22
- Desenvolver o firmware inicial para funcionalidade básica
Infraestrutura em Nuvem (2 semanas)
- Configurar o AWS IoT Core
- Implementar registro e gerenciamento de dispositivos
- Desenvolver pipelines de ingestão e processamento de dados
Desenvolvimento do Backend (3 semanas)
- Configurar o servidor Node.js e Express.js
- Implementar endpoints de API e modelos de banco de dados
- Desenvolver lógica de autenticação de usuário e gerenciamento de dispositivos
Desenvolvimento do Aplicativo Móvel (4 semanas)
- Criar a estrutura do aplicativo React Native
- Implementar a interface do usuário e a navegação
- Integrar com a API do backend e atualizações de dados em tempo real
Integração e Testes (2 semanas)
- Integrar todos os componentes (hardware, nuvem, backend, aplicativo móvel)
- Realizar testes abrangentes do sistema e corrigir bugs
- Realizar auditorias e otimizações de segurança
Teste Beta e Refinamento (2 semanas)
- Lançar a versão beta para usuários selecionados
- Coletar feedback e implementar melhorias
- Finalizar os recursos e corrigir quaisquer problemas restantes
Documentação e Implantação (1 semana)
- Concluir o manual do usuário e a documentação da API
- Preparar para a implantação de produção
- Planejar a manutenção e o suporte contínuos

Estratégia de Implantação

Produção de Hardware:
- Finalizar o design do PCB e encomendar uma pequena produção em lote
- Montar e testar os dispositivos
- Criar embalagem e guias do usuário
Infraestrutura em Nuvem:
- Configurar o ambiente de produção da AWS
- Configurar dimensionamento automático e balanceamento de carga
- Implementar sistemas de monitoramento e alerta
Implantação do Backend:
- Implantar a aplicação Node.js no AWS Elastic Beanstalk
- Configurar o MongoDB Atlas para hospedagem do banco de dados
- Configurar certificados SSL e configurações de domínio
Lançamento do Aplicativo Móvel:
- Enviar os aplicativos para a Apple App Store e Google Play Store
- Preparar para um lançamento gradual para gerenciar a carga inicial de usuários
Integração e Implantação Contínuas (CI/CD):
- Implementar testes automatizados para todos os componentes
- Configurar pipelines de CI/CD para atualizações do backend e do aplicativo móvel
Monitoramento e Manutenção:
- Implementar registro e rastreamento de erros (ex.: Sentry)
- Configurar monitoramento de desempenho (ex.: New Relic)
- Estabelecer um cronograma regular de atualizações e manutenção

Justificativa do Design

O projeto combina hardware personalizado com serviços baseados em nuvem para criar uma solução escalável e eficiente para casa inteligente. O microcontrolador ESP32 foi escolhido por seu baixo consumo de energia e recursos Wi-Fi integrados, enquanto o sensor DHT22 fornece leituras precisas de umidade. O React Native permite o desenvolvimento de aplicativos móveis multiplataforma, reduzindo o tempo de lançamento. O backend Node.js com MongoDB oferece flexibilidade para adição de recursos futuros. O AWS IoT Core fornece recursos robustos de gerenciamento de dispositivos e processamento de dados, garantindo confiabilidade e escalabilidade à medida que a base de usuários crescer.