Remote laboratorial infrastructure for the distant teaching of IoT programming
| dc.contributor.advisor | Panagiotakis, Spyridon | en |
| dc.contributor.advisor | Παναγιωτάκης, Σπυρίδων | el |
| dc.contributor.author | Rallis, Ioannis | en |
| dc.contributor.author | Ράλλης, Ιωάννης | el |
| dc.date.accessioned | 2025-10-06T09:26:30Z | |
| dc.date.available | 2025-10-06T09:26:30Z | |
| dc.date.issued | 2025-10-06 | |
| dc.description.abstract | The increasing demand for practical Internet of Things (IoT) skills in education and industry, particularly in the era of Industry 4.0, has prompted the development of remote laboratory infrastructures that enable hands-on programming and experimentation without the need for physical presence. This thesis presents the design, implementation, and evaluation of a remote IoT laboratory platform aimed at supporting distance learning in IoT programming. The proposed system integrates hardware components such as Arduino, Raspberry Pi with a cloud-based backend, ensuring remote control, code execution, and real-time feedback via web interfaces. A full-stack, containerized software architecture was adopted using Angular for the frontend, Node.js and Express.js for the backend, and Docker for deployment. Flask-based services on Raspberry Pi enabled direct interaction with physical hardware, while tools like CodeMirror, and WebSockets ensured efficient user interaction and real-time communication, JWT-based session management, and encrypted data channels. Experimental validation included the development and testing of platform features such as a booking system, user dashboards, code upload interface, and live video streaming. The system was evaluated through user testing, surveys, and performance benchmarks. Results demonstrated that students could effectively learn IoT concepts remotely, with comparable or improved performance relative to traditional labs. The implementation of load balancing, container scaling, and logging tools like Prometheus and Grafana ensured robust and scalable operations. Ultimately, the project confirms that well-designed remote laboratories can significantly enhance access to technical education by providing a flexible, scalable, and secure environment for IoT programming. Future directions include deeper LMS integration, AI-driven assessment tools, and the expansion to support diverse IoT hardware configurations. | en |
| dc.description.abstract | Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή εστιάζει στη σχεδίαση, ανάπτυξη και αξιολόγηση ενός απομακρυσμένου εργαστηρίου διαδικτύου των πραγμάτων (IoT), το οποίο επιτρέπει τη διδασκαλία προγραμματισμού και τη διεξαγωγή πειραμάτων χωρίς φυσική παρουσία. Η εργασία στοχεύει στη διευκόλυνση της εξ αποστάσεως εκπαίδευσης σε τομείς που απαιτούν πρακτική εξάσκηση, όπως ο προγραμματισμός μικροελεγκτών και η αυτοματοποίηση. Το σύστημα ενσωματώνει υλικό όπως Arduino και Raspberry Pi, τα οποία συνδέονται με υποδομή cloud για απομακρυσμένο έλεγχο, εκτέλεση κώδικα και λήψη ανατροφοδότησης σε πραγματικό χρόνο μέσω διαδικτυακής διεπαφής. Η αρχιτεκτονική του λογισμικού βασίζεται σε πλήρη στοίβα τεχνολογιών (full-stack) με Angular για το frontend, Node.js / Express.js για το backend και Docker για την ανάπτυξη και απομόνωση υπηρεσιών. Επιπλέον, αξιοποιούνται Flask υπηρεσίες σε Raspberry Pi για την επικοινωνία με το φυσικό υλικό, WebSockets για άμεση αλληλεπίδραση και JWT tokens για ασφαλή διαχείριση συνεδριών. Η πλατφόρμα περιλαμβάνει σύστημα κρατήσεων, πίνακα ελέγχου χρηστών, περιβάλλον αποστολής κώδικα και ζωντανή μετάδοση βίντεο από το εργαστήριο. Η αξιολόγηση πραγματοποιήθηκε μέσω δοκιμών με χρήστες, ερωτηματολογίων και μετρήσεων απόδοσης, δείχνοντας ότι οι φοιτητές μπορούσαν να μάθουν εξ αποστάσεως με αποτελεσματικότητα παρόμοια ή και καλύτερη από τα παραδοσιακά εργαστήρια. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η υιοθέτηση τεχνολογιών όπως Docker, Prometheus, Grafana και load balancing καθιστά το σύστημα ασφαλές, επεκτάσιμο και αξιόπιστο. Η εργασία επιβεβαιώνει ότι τα καλά σχεδιασμένα απομακρυσμένα εργαστήρια μπορούν να ενισχύσουν σημαντικά την πρόσβαση στην τεχνική εκπαίδευση, προσφέροντας ευελιξία, κλιμακωσιμότητα και ασφάλεια. | el |
| dc.identifier.uri | https://apothesis.hmu.gr/handle/123456789/11437 | |
| dc.language.iso | en | |
| dc.publisher | ΕΛΜΕΠΑ, Σχολή Μηχανικών (ΣΜΗΧ), ΠΜΣ Μηχανικών Πληροφορικής | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/ | |
| dc.subject | Internet of things (IoT) | |
| dc.subject | Distance education | |
| dc.subject | Arduino | |
| dc.subject | Raspberry Pi | |
| dc.subject | Διαδίκτυο των πραγμάτων | |
| dc.subject | Εξ' αποστάσεως εκπαίδευση | |
| dc.title | Remote laboratorial infrastructure for the distant teaching of IoT programming | en |
| dc.title | Απομακρυσμένη εργαστηριακή υποδομή για την εξ αποστάσεως διδασκαλία προγραμματισμού IoT | el |
| dc.type | Μεταπτυχιακή Διατριβή | |
| heal.academicPublisherID | ΕΛΜΕΠΑ Ελληνικό Μεσογειακό Πανεπιστήμιο |
Αρχεία
Πρωτότυπος φάκελος/πακέτο
1 - 1 of 1
Φάκελος/Πακέτο αδειών
1 - 1 of 1
Δεν υπάρχει διαθέσιμη μικρογραφία
- Ονομα:
- license.txt
- Μέγεθος:
- 2.17 KB
- Μορφότυπο:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Περιγραφή: