Modeling and Implementation of Smart Home and Self-control Window using FPGA and Petri Net

Abstract

The function of the window is to provide comfort for the householders by regulating the indoor environment. However, most of the residence windows are still controlled manually. Although, a quite number of automated windows based on the Internet of Things (IoT) has been proposed in the literature, yet a smart windows control with multi-objectives functions related to the environmental factors remain open gap.This paper aims to contribute to this area by developing a cyberphysical system (CPS) for smart room and windows automation control (SRWAC) using set of rules generated from the Petri Net simulator for determining the system response to the inputs data sensed from the indoor and outdoor sensing units (temperature, dust, rain, and carbon monoxide sensors) in coding Atmega 328 controller. We also simulate the window controller using Field Programmable Gate Array (FPGA) in Xilinx ISE. The results of the system tested show that automated response of the indoor and outdoor conditions can be achieved spontaneously.

Redes de sensores IoT em edifícios inteligentes: uma avaliação de desempenho usando modelos de filas

“…Os autores em [Fanti et al 2014a, Fanti et al 2018, Wang et al 2013 analisam dispositivos de casas inteligentes, a partir da análise de eficiência energética pode ser solicitada a redução do consumo de energia dos dispositivos do edifício. Os autores em [Ajao et al 2020] projetaram uma sala inteligente com controle de janela automatizado, que pode abrir e fechar automaticamente com base nas mudanças nas condições climáticas. Para a avaliação do sistema, foram observadas as métricas tempo de resposta e porcentagem de erro.…”

“…A IoTé promissora devidoà sua importância em muitas aplicações de comércio, indústria e educação [Said and Masud 2013]. Dispositivos IoT podem ser usados, por exemplo, para automatizar atividades em casas inteligentes [Ajao et al 2020], gerenciar tráfego a partir de redes veiculares [Wu et al 2020], e monitoramento de saúde [Sokullu et al 2020]. A capacidade de identificar comportamentos anormais em um ambiente monitorado usando IoT tem sido bastanteútil em casas e edifícios inteligentes.…”

“…Outros analisaram a eficiência energética [Fanti et al 2014a, Fanti et al 2018, Wang et al 2013. Em [Ajao et al 2020] o sistema foi analisado utilizando as métricas tempo de resposta e porcentagem de erro. [Oueida et al 2018] observa o tempo total de atendimento da requisição, a taxa de utilização de recursos e o tempo médio de espera.…”

IoT Sensor Networks in Smart Buildings: A Performance Assessment Using Queuing Models

“…IoT holds promise because of its importance in many commerce, industry, and education applications [ 5 ]. IoT devices can be used, for example, to automate activities in smart homes [ 6 ], traffic from vehicular networks [ 7 ], and health monitoring of elderly in their homes [ 8 ]. Therefore, an IoT system grants services to smart scenarios in different contexts, efficiently managing hardware, software, and communication resources to reduce costs in specific domains.…”

“…The efficiency of the presented approach is verified with the results obtained in the case study carried out. Ajao et al [ 6 ] analyzed the system performance in terms only of response time and drop rate. They explored the very specific context of a window automated control, which is not a critical situation.…”