Distributed control for building automation with smart contracts

Abstract

There are some interesting, centralized solutions for managing smart buildings, whether opensource or not. However, there is the need for some of these functions to be decentralized. Decentralization calls for consideration of security and trust standards that enable a coordinated approach. This dissertation aims to fill the knowledge and research gaps that still exist in this field. As such, the objective of this dissertation is to integrate smart contracts with an IoT platform for distributed control in smart buildings. The proposed solution aims to grant control of a function or the monitoring data in a given smart building to an external entity that can manage this service. To achieve the goal of this dissertation, an integration was proposed with opensource technologies. Two of these technologies are Daml and OpenHAB, and the created SCIApp application enables their communication. Functional tests, confirm that it is possible to achieve the proposed integration. Response time in the order of seconds was obtained, with an average value of 4061ms. Performance tests, allow to verify the response time for different loads. Results confirm that response time remains constant when new contracts are created every 20s. For the remaining frequencies, the response time increases. This dissertation leads to the conclusion that it is feasible to integrate smart contracts with IoT to control and manage functions of intelligent buildings. By analyzing the tests conducted on the developed system, it was observed that the control is possible for operations that do not require a real-time response time.

Existem algumas soluções centralizadas interessantes para a gestão de edifícios inteligentes, sejam elas open-source ou não. Contudo, existe a necessidade de algumas destas funções serem descentralizadas. A descentralização exige a consideração de normas de segurança e confiança que permitam uma abordagem coordenada. Esta dissertação visa preencher as lacunas de projectos existentes neste campo. Como tal, o objectivo desta dissertação é integrar contratos inteligentes com uma plataforma IoT para controlo distribuído em edifícios inteligentes. A solução proposta visa conceder o controlo de uma função ou monitorização de dados num determinado edifício inteligente a uma entidade externa que possa gerir este serviço. Para atingir o objectivo desta dissertação, foi proposta uma integração com tecnologias de código aberto. Duas destas tecnologias são Daml e OpenHAB, e a aplicação SCIApp criada permite a sua comunicação. Testes funcionais, confirmam que é possível alcançar a integração pretendida. Foram obtidos resultados com a duração de vários segundos, sendo a duração média típica dos testes de 4061 ms. Os testes de desempenho, permitem verificar o tempo de resposta. Os resultados confirmam que o tempo de resposta com a frequência de 20s é constante. Para as restantes frequências, o tempo de resposta aumenta. Esta dissertação leva à conclusão de que é viável integrar contratos inteligentes com IoT para controlar e gerir funções de edifícios inteligentes. Ao analisar os testes realizados no sistema, observou-se que o controlo é possível para operações que não requerem um tempo de resposta em tempo real.