Implementação e Estudo de Caso de uma Arquitetura Modular de Monitoramento IoT

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5281/zenodo.21106435

Palavras-chave:

IoT, Modular Architecture, MQTT, Node-RED, InfluxDB, Grafana

Resumo

Este manuscrito apresenta um estudo de caso de implementação prática e integração de uma arquitetura modular de monitoramento de Internet das Coisas (IoT), baseada em tecnologias de código aberto amplamente adotadas. O sistema está estruturado em quatro camadas funcionais — Broker, Processamento, Armazenamento e Visualização —, organizando o fluxo de dados de ponta a ponta, desde a aquisição pelos sensores até a representação em painéis de visualização (dashboards). A arquitetura foi implementada utilizando um dispositivo ESP32 com sensores ambientais, comunicação MQTT, middleware Node-RED, InfluxDB Cloud para armazenamento de séries temporais e Grafana para visualização. O objetivo deste estudo não é propor um novo paradigma arquitetural, mas sim fornecer uma implementação de referência clara e reproduzível, que ilustre como esses componentes podem ser integrados de forma coerente em um fluxo de trabalho modular. A implantação experimental confirma a consistência funcional da organização em camadas e demonstra sua aplicabilidade em cenários de monitoramento IoT em pequena escala.

Downloads

Os dados de download ainda não estão disponíveis.

Biografia do Autor

  • Luiz Fernando M. Arruda, Centro Universitário Avantis - UNIAVAN

    (Membro Estudante de Pós-Graduação do IEEE) recebeu o título de Bacharel em Engenharia da Computação pelo Centro Universitário de Goiás – Uni-Anhanguera, Brasil, em 2012, e o título de Tecnólogo em Automação Industrial pela Faculdade SENAI Ítalo de Bolonha, Brasil, em 2016. Recebeu o título de Mestre em Sistemas Eletrônicos pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Brasil, em 2021. Atualmente, cursa o doutorado em Engenharia Elétrica e da Computação na Universidade de Illinois em Chicago (UIC), Chicago, IL, EUA, no Laboratório de Energia e Sistemas de Comutação Eletrônica (LESES). Seus interesses de pesquisa incluem eletrônica de potência, com foco em cibersegurança, redes neurais artificiais aplicadas a sistemas de conversão de energia e aplicações em energias renováveis.

Referências

[1] L.Atzori, A. Iera, and G. Morabito, “The internet of things: A survey,” Computer Networks, vol. 54, no. 15, pp. 2787–2805, 2010.

[2] J. Gubbi, R. Buyya, S. Marusic, and M. Palaniswami, “Internet of things (iot): A vision, architectural elements, and future directions,” Future Generation Computer Systems, vol. 29, no. 7, pp. 1645–1660, 2013.

[3] P. Foltynek, M. Babiuch, and P. Suranek, “Measurement and data processing from internet of things modules by dual-core application using esp32 board,” Measurement and Control, vol. 52, no. 7-8, pp. 970–984, 2019.

[4] T. Dominguez-Bolano, V. Barral, C. J. Escudero, and J. A. GarciaNaya, “An iot system for a smart campus: Challenges and solutions illustrated over several real-world use cases,” Internet of Things, vol. 25, p. 101099, 2024.

[5] P. Macheso, T. D. Manda, S. Chisale, N. Dzupire, J. Mlatho, and D. Mukanyiligira, “Design of esp8266 smart home using mqtt and node-red,” in 2021 International Conference on Artificial Intelligence and Smart Systems (ICAIS), 2021, pp. 502–505.

[6] L. Thomas, M. K. MV, S. D. SL, and P. BS, “Towards comprehensive home automation: Leveraging the iot, node-red, and wireless sensor networks for enhanced control and connectivity,” Engineering Proceedings, vol. 59, no. 1, 2023.

[7] A. Prakash and T. Vengattaraman, “IoT-based Smart University Using MQTT Protocol: A Scalable and Sustainable Design Approach,” in 2024 5th International Conference on Communication, Computing & Industry 6.0 (C2I6), 2024, pp. 1–7.

[8] E. Longo, A. E. C. Redondi, M. Cesana, and P. Manzoni, “Border: A benchmarking framework for distributed mqtt brokers,” IEEE Internet of Things Journal, vol. 9, no. 18, pp. 17728–17740, 2022.

[9] O. Standard, “Mqtt version 3.1. 1,” URL http://docs. oasis-open. org/mqtt/mqtt/v3, vol. 1, p. 29, 2014.

[10] M. Turilli, V. Balasubramanian, A. Merzky, I. Paraskevakos, and S. Jha, “ Middleware Building Blocks for Workflow Systems ,” Computing in Science & Engineering, vol. 21, no. 04, pp. 62–75, Jul. 2019.

[11] T. Joseph, R. Jenu, A. K. Assis, V. A. S. Kumar, P. M. Sasi, and G. Alexander, “Iot middleware for smart city: (an integrated and centrally managed iot middleware for smart city),” in 2017 IEEE Region 10 Symposium (TENSYMP), 2017, pp. 1–5.

[12] S. Jeon and I. Jung, “Mint: Middleware for cooperative interaction of things,” Sensors, vol. 17, no. 6, 2017.

[13] F. Z. Amara, M. Hemam, M. Djezzar, and M. Maimor, “Semantic webandinternet of things: Challenges, applications and perspectives,” Journal of ICT Standardization, vol. 10, no. 2, pp. 261–291, 2022.

[14] G. Fersi, “Middleware for internet of things: A study,” in 2015 International Conference on Distributed Computing in Sensor Systems, 2015, pp. 230–235.

[15] L.D.Xu,W.He,andS.Li, “Internet of things in industries: A survey,” IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 10, no. 4, pp. 22332243, 2014.

[16] S. Reetishwaree and V. Hurbungs, “Evaluating the performance of sql and nosql databases in an iot environment,” in 2020 3rd International Conference on Emerging Trends in Electrical, Electronic and Communications Engineering (ELECOM), 2020, pp. 229–234.

[17] J. Gubbi, R. Buyya, S. Marusic, and M. Palaniswami, “Internet of things (iot): A vision, architectural elements, and future directions,” Future Generation Computer Systems, vol. 29, no. 7, pp. 16451660, 2013, including Special sections: Cyber-enabled Distributed Computing for Ubiquitous Cloud and Network Services & Cloud Computing and Scientific Applications — Big Data, Scalable Analytics, and Beyond.

[18] HiveMQ. (2023) Iiot data storage and actionable analytics generation. Accessed: 2025-11-25. [Online]. Available: https://www.hivemq. com/blog/iiot-data-storage-and-actionable-analytics-generation/

[19] J. Han, H. E, G.Le, andJ. Du, “Survey on nosql database,” in 2011 6th International Conference on Pervasive Computing and Applications, 2011, pp. 363–366.

[20] K. Shvachko, H. Kuang, S. Radia, and R. Chansler, “The hadoop distributed file system,” in 2010 IEEE 26th Symposium on Mass Storage Systems and Technologies (MSST), 2010, pp. 1–10.

[21] M. Mohammadi, A. Al-Fuqaha, S. Sorour, and M. Guizani, “Deep learning for iot big data and streaming analytics: A survey,” IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 20, no. 4, pp. 2923–2960, 2018.

[22] M.ABUKAUSARandM.Nasar,“Suitabilityofinfluxdbdatabase for iot applications,” International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering, vol. 8, no. 10, pp. 10–35940, 2019.

[23] A. Protopsaltis, P. Sarigiannidis, D. Margounakis, and A. Lytos, “Data visualization in internet of things: tools, methodologies, and challenges,” in Proceedings of the 15th International Conference on Availability, Reliability and Security, ser. ARES ’20. New York, NY, USA: Association for Computing Machinery, 2020.

[24] Grafana Community. (2020) Removing graph title bars and moving them inside. Accessed: 2025-11-25. [Online]. Available: https://community.grafana.com/t/removing-graph-titlebars-and-moving-them-inside/107708

[25] A. Taivalsaari and T. Mikkonen, “Visualizing streaming data in industrial scale iot systems,” in Proceedings of the 40th ACM/SIGAPP Symposium on Applied Computing, ser. SAC ’25. New York, NY, USA: Association for Computing Machinery, 2025, p. 663–670.

[26] S. Kahveci, B. Alkan, M. H. Ahmad, B. Ahmad, and R. Harrison, “An end-to-end big data analytics platform for iot-enabled smart factories: Acase study of battery module assembly system for electric vehicles,” Journal of Manufacturing Systems, vol. 63, pp. 214–223, 2022.

[27] A. Mehdi, M. K. Bali, S. I. Abbas, and M. Singh, “"unleashing the potential of grafana: A comprehensive study on real-time monitoring and visualization",” in 2023 14th International Conference on Computing Communication and Networking Technologies (ICCCNT), 2023, pp. 1–8.

[28] A. Aggoune and Z. Benratem, “Ecg data visualization: Combining the power of grafana and influxdb,” in 2023 International Conference on Advances in Electronics, Control and Communication Systems (ICAECCS), 2023, pp. 1–6.

Downloads

Publicado

01-07-2026

Como Citar

[1]
J. A. Gomes de Souza e L. F. M. Arruda, “Implementação e Estudo de Caso de uma Arquitetura Modular de Monitoramento IoT”, REBEC, vol. 1, nº 1, p. 8, jul. 2026, doi: 10.5281/zenodo.21106435.