Artigo em revista científica Q1
End-to-end IoT sensor data simulation and predictive analysis: Framework implementation and experimental evaluation
Darlan Noetzold (Noetzold, D.); Valderi Leithardt (Leithardt, V. R. Q.); de Paz Santana, Juan Francisco (de Paz, J. F.); Jorge Luis Victória Barbosa (Barbosa, J. L. V.);
Título Revista
Scientific Reports
Ano (publicação definitiva)
2026
Língua
Inglês
País
Reino Unido
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(Última verificação: 2026-07-16 16:57)

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Abstract/Resumo
The rapid expansion of the Internet of Things (IoT) has led to an exponential increase in sensor-generated data, creating challenges for efficient data management and transmission. To address these challenges, SHiELD offers a comprehensive sensor data simulation platform that leverages heuristic techniques such as aggregation, compression, and filtering to streamline data flow without compromising data fidelity. The platform incorporates a suite of advanced predictive models—including ARIMA, LSTM, and Transformer architectures, to accurately forecast sensor behavior and trends. Additionally, SHiELD features fault injection capabilities to evaluate system robustness under adverse conditions. It produces detailed reliability assessments based on metrics evaluating time-series similarity, recovery performance, and transmission quality. Validation experiments, including real-world data acquisition using Arduino-based sensor interfaces and processing on embedded and server platforms, demonstrate that SHiELD’s heuristics can reduce data volume by 8.3% to 13.5% (averaging 9.4%) and lower packet transmission counts by as much as 82.5%. The predictive models integrated within the system achieve strong performance, with F1-scores reaching up to 0.93 and ROC AUC values up to 0.97 for top-performing architectures such as the Transformer and Prophet. Overall, SHiELD serves as an integrated framework for simulating, predicting, and assessing the reliability of IoT sensor data streams.
Agradecimentos/Acknowledgements
--
Palavras-chave
IoT data simulation,Heuristic optimization,Predictive analytics,Machine learning,Simulator
  • Ciências da Computação e da Informação - Ciências Naturais
  • Outras Engenharias e Tecnologias - Engenharia e Tecnologia
  • Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática - Engenharia e Tecnologia

Com o objetivo de aumentar a investigação direcionada para o cumprimento dos Objetivos do Desenvolvimento Sustentável para 2030 das Nações Unidas, é disponibilizada no Ciência_Iscte a possibilidade de associação, quando aplicável, dos artigos científicos aos Objetivos do Desenvolvimento Sustentável. Estes são os Objetivos do Desenvolvimento Sustentável identificados pelo(s) autor(es) para esta publicação. Para uma informação detalhada dos Objetivos do Desenvolvimento Sustentável, clique aqui.