https://repositorio.ufba.br/handle/ri/44140| Tipo: | Tese |
| Título: | Integrando a blockchain à cadeia de produção por meio de IoT: caso de uso da indústria do cacau. |
| Título(s) alternativo(s): | Integrating blockchain into the production chain through IoT: a use case in the cocoa industry. |
| Autor(es): | Abijaude, Jauberth Weyll |
| Primeiro Orientador: | Lima, George Marconi de Araújo |
| metadata.dc.contributor.advisor-co1: | Freitas, Allan Edgard Silva |
| metadata.dc.contributor.referee1: | Lima , George Marconi de Araújo |
| metadata.dc.contributor.referee2: | Pinheiro, Billy Anderson |
| metadata.dc.contributor.referee3: | Sá, Alirio Santos de |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Sampaio, Leobino Nascimento |
| metadata.dc.contributor.referee5: | Souza Filho, Guido Lemos de |
| Resumo: | Esta tese apresenta o desenvolvimento de um artefato tecnológico inovador que integra dispositivos de Internet das Coisas, blockchain e um middleware orientado a serviços para viabilizar a rastreabilidade e o controle automatizado dos processos de fermentação e secagem do cacau fino. Inicialmente, realiza-se uma contextualização do tema, seguida de uma revisão conceitual e técnica sobre os fundamentos da IoT, dos protocolos de consenso utilizados em blockchains, e das arquiteturas que viabilizam a integração eficiente entre IoT e blockchain. Nesse contexto, são analisados os requisitos funcionais e não funcionais que permitem a adoção de blockchains em ambientes com restrições computacionais, típicos da IoT. Na etapa seguinte, descreve-se o desenvolvimento de um middleware orientado a serviços, com suporte à utilização de ontologias e com suporte semântico, projetado para assegurar interoperabilidade entre dispositivos heterogêneos. O middleware oferece APIs baseadas no estilo arquitetural REST, as quais foram modificadas para emular o comportamento de mensagens SNMP (Simple Network Management Protocol). Essa abordagem resultou em uma redução significativa na troca de mensagens e no consumo de recursos computacionais Adicionalmente, são descritas as aplicações distribuídas desenvolvidas para configurar e operacionalizar o controle das ações de fermentação e secagem do cacau, com base em um hardware IoT customizado e projetado especificamente para esse fim. Os dados capturados pelos sensores são pré-processados e enviados para o middleware e, em seguida, registrados em contratos inteligentes (smart contracts) implantados na plataforma Ethereum, conferindo ao processo as garantias de imutabilidade, auditabilidade e confiabilidade proporcionadas pela blockchain. A tese também apresenta um panorama contextual da região cacaueira do Sul da Bahia, discutindo os desafios e oportunidades relacionados à adoção de tecnologias da chamada Agricultura 4.0. Como parte da validação desta tese, foi desenvolvida uma prova de conceito que evidencia os principais resultados obtidos, incluindo a economia de recursos computacionais, a eficiência na troca de mensagens e a confiabilidade na rastreabilidade dos dados. Por fim, destaca-se que, para além da aplicabilidade no setor cacaueiro, o middleware desenvolvido possui potencial de extensão para outros domínios, tais como o controle patrimonial de inventário e o gerenciamento do uso de recursos hídricos, demonstrando a versatilidade e a robustez da arquitetura desenvolvida. |
| Abstract: | This dissertation presents the development of an innovative technological artifact that integrates Internet of Things (IoT) devices, blockchain technology, and a service-oriented middleware to enable the traceability and automated control of the fermentation and drying processes of fine cocoa. The work begins with a contextualization of the subject, followed by a conceptual and technical review of the fundamentals of IoT, consensus protocols used in blockchains, and architectural models that support the efficient integration of IoT and blockchain systems. Within this context, both functional and non-functional requirements are analyzed, particularly those enabling the adoption of blockchain solutions in computationally constrained environments, which are typical in IoT scenarios. Subsequently, the development of a service-oriented middleware is described. This middleware supports semantic interoperability through the use of ontologies and is designed to ensure compatibility among heterogeneous devices. It offers APIs based on the REST architectural style, which were adapted to emulate the behavior of SNMP (Simple Network Management Protocol) messages. This approach led to a significant reduction in message exchange and computational resource consumption. Additionally, the dissertation describes the distributed applications developed to configure and manage the control of fermentation and drying actions, supported by custom-designed IoT hardware specifically built for this purpose. The data captured by the sensors are pre-processed and forwarded to the middleware, which then records them in smart contracts deployed on the Ethereum blockchain, thus ensuring the process benefits from the inherent immutability, auditability, and reliability provided by blockchain technology. The thesis also presents a contextual overview of the cocoa-producing region of Southern Bahia, discussing the challenges and opportunities associated with the adoption of Agriculture 4.0 technologies. As part of the evaluation of the proposed solution, a proof of concept was developed, demonstrating key results such as computational resource savings, messaging efficiency, and reliability in data traceability. Finally, it is worth noting that beyond its applicability in the cocoa sector, the developed middleware has the potential to be extended to other domains, such as asset inventory control and water resource management, thus demonstrating the versatility and robustness of the proposed architecture. |
| Palavras-chave: | Internet das coisas Blockchain Sistemas distribuídos Cacau fino Contratos Inteligentes |
| CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editora / Evento / Instituição: | Universidade Federal da Bahia |
| Sigla da Instituição: | UFBA |
| metadata.dc.publisher.department: | Instituto de Computação - IC |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação (PGCOMP) |
| Citação: | ABIJAUDE, Jauberth Weyll. Integrando a blockchain à cadeia de produção por meio de IoT: caso de uso da indústria do cacau. 2025. 220 f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Instituto de Computação, Universidade Federal da Bahia, Salvador (Bahia), 2025. |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | https://repositorio.ufba.br/handle/ri/44140 |
| Data do documento: | 30-Set-2025 |
| Aparece nas coleções: | Tese (PGCOMP) |
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| Tese_Jauberth_novo_template-6.pdf | 8,06 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.