Data mining applications in power systems - case-studies and future trends

Presently power system operation produces huge volumes of data that is still treated in a very limited way. Knowledge discovery and machine learning can make use of these data resulting in relevant knowledge with very positive impact. In the context of competitive electricity markets these data is of even higher value making clear the trend to make data mining techniques application in power systems more relevant. This paper presents two cases based on real data, showing the importance of the use of data mining for supporting demand response and for supporting player strategic behavior.

Zonal prices analysis supported by a data mining based methodology

A methodology based on data mining techniques to support the analysis of zonal prices in real transmission networks is proposed in this paper. The mentioned methodology uses clustering algorithms to group the buses in typical classes that include a set of buses with similar LMP values. Two different clustering algorithms have been used to determine the LMP clusters: the two-step and K-means algorithms. In order to evaluate the quality of the partition as well as the best performance algorithm adequacy measurements indices are used. The paper includes a case study using a Locational Marginal Prices (LMP) data base from the California ISO (CAISO) in order to identify zonal prices.

Online versus postal questionnaires: a comparison between two data collection methods

Objectives : The purpose of this article is to find out differences between surveys using paper and online questionnaires. The author has deep knowledge in the case of questions concerning opinions in the development of survey based research, e.g. the limits of postal and online questionnaires. Methods : In the physician studies carried out in 1995 (doctors graduated in 1982-1991), 2000 (doctors graduated in 1982-1996), 2005 (doctors graduated in 1982-2001), 2011 (doctors graduated in 1977-2006) and 457 family doctors in 2000, were used paper and online questionnaires. The response rates were 64%, 68%, 64%, 49% and 73%, respectively. Results : The results of the physician studies showed that there were differences between methods. These differences were connected with using paper-based questionnaire and online questionnaire and response rate. The online-based survey gave a lower response rate than the postal survey. The major advantages of online survey were short response time; very low financial resource needs and data were directly loaded in the data analysis software, thus saved time and resources associated with the data entry process. Conclusions : The current article helps researchers with planning the study design and choosing of the right data collection method.

SmartClean: an incremental data cleaning tool

This paper presents the SmartClean tool. The purpose of this tool is to detect and correct the data quality problems (DQPs). Compared with existing tools, SmartClean has the following main advantage: the user does not need to specify the execution sequence of the data cleaning operations. For that, an execution sequence was developed. The problems are manipulated (i.e., detected and corrected) following that sequence. The sequence also supports the incremental execution of the operations. In this paper, the underlying architecture of the tool is presented and its components are described in detail. The tool's validity and, consequently, of the architecture is demonstrated through the presentation of a case study. Although SmartClean has cleaning capabilities in all other levels, in this paper are only described those related with the attribute value level.

Ontologies for reusing data cleaning knowledge

The emergence of new business models, namely, the establishment of partnerships between organizations, the chance that companies have of adding existing data on the web, especially in the semantic web, to their information, led to the emphasis on some problems existing in databases, particularly related to data quality. Poor data can result in loss of competitiveness of the organizations holding these data, and may even lead to their disappearance, since many of their decision-making processes are based on these data. For this reason, data cleaning is essential. Current approaches to solve these problems are closely linked to database schemas and specific domains. In order that data cleaning can be used in different repositories, it is necessary for computer systems to understand these data, i.e., an associated semantic is needed. The solution presented in this paper includes the use of ontologies: (i) for the specification of data cleaning operations and, (ii) as a way of solving the semantic heterogeneity problems of data stored in different sources. With data cleaning operations defined at a conceptual level and existing mappings between domain ontologies and an ontology that results from a database, they may be instantiated and proposed to the expert/specialist to be executed over that database, thus enabling their interoperability.

Relatório de estágio: intervenção em fisioterapia na sindrome da cirurgia lombar falhada

Introdução: A síndrome da cirurgia lombar falhada (SCLF) caracteriza-se pela persistência ou recidiva da dor ou aparecimento de novos sintomas após discectomia, descompressão de canal estreito ou artrodese lombares. Objectivos: O objectivo deste estudo foi descrever a abordagem em fisioterapia de um caso com Síndrome da Cirurgia Lombar Falhada e avaliar os seus efeitos na funcionalidade e sintomatologia dolorosa neste indivíduo. Metodologia: A amostra foi constituída por um sujeito com 41 anos, trabalhador da construção civil, apresentando dor lombar com irradiação para o membro inferior, após ter sido submetido a discectomia lombar e artrodese, que realizou sessões de fisioterapia convencional antes e depois da cirurgia, e que apresentava sinais compatíveis com compressão radicular. A intensidade da dor foi medida através da escala visual analógica (EVA), as amplitudes com o goniómetro universal, a funcionalidade foi avaliada utilizando o Questionário de Incapacidade Roland-Morris (RMDQ), o estado psicológico foi avaliado através da “Escala de Desânimo Associado à Dor” e do “Inventário de Convicções e Percepções Relacionadas com a Dor”. Resultados: A dor era inicialmente em média de 5,5/10 EVA, sendo de 3,4/10 EVA no final do tratamento. Quanto à funcionalidade (RMDQ) esta variou de 14/24 no início para 17/24 no final. De uma forma geral, após a aplicação de técnicas para diminuir a tensão do piriforme, técnicas neuurodinâmicas e um programa de exercícios para melhoria do controlo motor, o paciente apresentou alívio das queixas de dor na nádega esquerda e anca, aumento da amplitude de rotação medial da coxo-femoral, ausência das parestesias na face plantar do pé esquerdo e melhoria das queixas de dor na face anterior e lateral da coxa. Verificamos que houve diminuição dos índices de dor e melhorias dos níveis de funcionalidade. Conclusão: Neste estudo de caso, foi salientado o processo de raciocínio clínico desenvolvido pelo fisioterapeuta: a interpretação dos dados da história e levantamento das primeiras hipóteses e a realização dos testes no exame objectivo, permitiram estabelecer um diagnóstico funcional e elaborar um plano de intervenção através do qual o utente recuperou parcialmente a sua funcionalidade e diminuiu os seus índices de dor.

Análise do padrão de recrutamento abdominal em crianças com dor espinal, entre os 7 e os 10 anos, durante a flexão rápida do ombro, com recurso a electromiografia de superfície

Estudos epidemiológicos dão conta de um aumento exponencial de crianças que reportam dor espinal nalgum momento da vida, tendo-se vindo a atribuir a esta um interesse crescente. Nesta sequência têm vindo a ser estudados factores de risco para a dor espinal, cujo leque tem aumentado devido ao contexto social em que nos inserimos. Um dos aspectos sobre o qual recai a nossa investigação relaciona-se com a activação muscular nas crianças com dor espinal, aspecto ainda não estudado nesta população em particular. A literatura indica que, na população adulta sem dor espinal existe pré-activação muscular abdominal aquando da flexão rápida do ombro e a maioria dos estudos revistos apontam para a inexistência da mesma nos indivíduos com dor espinal. Apesar disso, não existem evidências que o demonstrem em crianças pelo que o nosso estudo pretende descrever o padrão de recrutamento abdominal utilizado pelas crianças com dor espinal, aquando do movimento rápido do membro superior bem como analisar os principais factores de risco. Para recolha dos dados utilizou-se o Questionário de Dor Adaptado, para rastrear a amostra com dor espinal e descrever a sua história ocupacional, e Electromiografia de Superfície, com utilização do acelerómetro, que nos deu conta do início do movimento. Os dados obtidos neste estudo indicam que existe activação muscular abdominal, no momento imediatamente prévio ao início do movimento de flexão do ombro, em quase toda a musculatura abdominal, em crianças com dor espinal excepto em dois participantes que revelam um atraso na activação do músculo oblíquo interno direito e num outro que revela um atraso na activação do recto abdominal. Um dos participantes apresentou pré-activação em todos os músculos estudados. Isto provavelmente encontra-se relacionado com o processo de maturação e indica que possivelmente esta é uma boa altura para prevenir a evolução da dor e possíveis futuros problemas ocupacionais daí advindos, como faltar ao trabalho e ter uma baixa participação social. Estudos futuros devem debruçar-se sobre esta temática e sobre a delineação de novos programas, desta feita de prevenção, de modo a evitar problemas ocupacionais na idade adulta, já que crianças com dor são mais susceptíveis de se tornarem adultos com dor crónica.

Previsão de vento baseado em técnicas de Data Mining

Mestrado em Engenharia Electrotécnica – Sistemas Eléctricos de Energia

Sistema de visão para percepção e navegação de um UAV Quadrotor

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Data envelopment analysis: eficiência relativa das unidades de tomada de decisão

A avaliação das organizações e a deterntinação da performance obtida pelo exercício da gestão, tem sido uma preocupação constante de gestores e accionistas, embora com objectivos diversos. Nos dias de hoje, a questão coloca-se com maior acuidade quer pela competitividade acrescida quer pela dimensão e complexidade actual das empresas. Pretendemos com este trabalho fazer uma descrição da metodologia DEA - Data Envelopment Analysis - nas suas formulações iniciais mais simples. A metodologia do DEA, pretende obter uma medida única e simples de avaliação da eficiência, combinando um conjunto de outputs e de inputs relativos às diferentes unidades homogéneas que se pretendem avaliar. O método DEA é um método não paramétrico que pelas suas características é particularmente adequado à avaliação de unidades homogéneas não necessariamente lucrativas. Concluímos, em geral, que são úteis e constituem um avanço importante, as informações obtidas através do DEA mas que outros métodos, designadamente rácios e análises de regressão, podem dar um contributo importante para complementar aquela análise.

eTourism – Mobile Data Interface (Sistema de Apoio On-Line ao Turista em Dispositivos Móveis com Adaptação de Tours Personalizados)

O intuito principal desta Tese é criar um interface de Dados entre uma fonte de informação e fornecimento de Rotas para turistas e disponibilizar essa informação através de um sistema móvel interactivo de navegação e visualização desses mesmos dados. O formato tecnológico será portátil e orientado à mobilidade (PDA) e deverá ser prático, intuitivo e multi-facetado, permitindo boa usabilidade a públicos de várias faixas etárias. Haverá uma componente de IA (Inteligência Artificial), que irá usar a informação fornecida para tomar decisões ponderadas tendo em conta uma diversidade de aspectos. O Sistema a desenvolver deverá ser, assim, capaz de lidar com imponderáveis (alterações de rota, gestão de horários, cancelamento de pontos de visita, novos pontos de visita) e, finalmente, deverá ajudar o turista a gerir o seu tempo entre Pontos de Interesse (POI – Points os Interest). Deverá também permitir seguir ou não um dado percurso pré-definido, havendo possibilidade de cenários de exploração de POIs, sugeridos a partir de sugestões in loco, similares a Locais incluídos no trajecto, que se enquadravam no perfil dos Utilizadores. O âmbito geográfico de teste deste projecto será a zona ribeirinha do porto, por ser um ex-líbris da cidade e, simultaneamente, uma zona com muitos desafios ao nível geográfico (com a inclinação) e ao nível do grande número de Eventos e Locais a visitar.

Exploração de dados de uma solução mobile wallet usando as técnicas de data mining

A descoberta de conhecimento em dados hoje em dia é um ponto forte para as empresas. Atualmente a CardMobili não dispõe de qualquer sistema de mineração de dados, sendo a existência deste uma mais-valia para as suas operações de marketing diárias, nomeadamente no lançamento de cupões a um grupo restrito de clientes com uma elevada probabilidade que os mesmos os utilizem. Para isso foi analisada a base de dados da aplicação tentando extrair o maior número de dados e aplicadas as transformações necessárias para posteriormente serem processados pelos algoritmos de mineração de dados. Durante a etapa de mineração de dados foram aplicadas as técnicas de associação e classificação, sendo que os melhores resultados foram obtidos com técnicas de associação. Desta maneira pretende-se que os resultados obtidos auxiliem o decisor na sua tomada de decisões.

Three-dimensional modeling of tongue during speech using MRI data

The tongue is the most important and dynamic articulator for speech formation, because of its anatomic aspects (particularly, the large volume of this muscular organ comparatively to the surrounding organs of the vocal tract) and also due to the wide range of movements and flexibility that are involved. In speech communication research, a variety of techniques have been used for measuring the three-dimensional vocal tract shapes. More recently, magnetic resonance imaging (MRI) becomes common; mainly, because this technique allows the collection of a set of static and dynamic images that can represent the entire vocal tract along any orientation. Over the years, different anatomical organs of the vocal tract have been modelled; namely, 2D and 3D tongue models, using parametric or statistical modelling procedures. Our aims are to present and describe some 3D reconstructed models from MRI data, for one subject uttering sustained articulations of some typical Portuguese sounds. Thus, we present a 3D database of the tongue obtained by stack combinations with the subject articulating Portuguese vowels. This 3D knowledge of the speech organs could be very important; especially, for clinical purposes (for example, for the assessment of articulatory impairments followed by tongue surgery in speech rehabilitation), and also for a better understanding of acoustic theory in speech formation.

Electrochemical determination of antioxidant capacities in flavored waters by guanine and adenine biosensors

The immobilization and electro-oxidation of guanine and adenine asDNA bases on glassy carbon electrode are evaluated by square wave voltammetric analysis. The influence of electrochemical pretreatments, nature of supporting electrolyte, pH, accumulation time and composition of DNA nucleotides on the immobilization effect and the electrochemical mechanism are discussed. Trace levels of either guanine or adenine can be readily detected following short accumulation time with detection limits of 35 and 40 ngmL−1 for guanine and adenine, respectively. The biosensors of guanine and adenine were employed for the voltammetric detection of antioxidant capacity in flavored water samples. The method relies on monitoring the changes of the intrinsic anodic response of the surface-confined guanine and adenine species, resulting from its interaction with free radicals from Fenton-type reaction in absence and presence of antioxidant. Ascorbic acid was used as standard to evaluate antioxidant capacities of samples. Analytical data was compared with that of FRAP method.

Analysis and visualization of seismic data using mutual information

Seismic data is difficult to analyze and classical mathematical tools reveal strong limitations in exposing hidden relationships between earthquakes. In this paper, we study earthquake phenomena in the perspective of complex systems. Global seismic data, covering the period from 1962 up to 2011 is analyzed. The events, characterized by their magnitude, geographic location and time of occurrence, are divided into groups, either according to the Flinn-Engdahl (F-E) seismic regions of Earth or using a rectangular grid based in latitude and longitude coordinates. Two methods of analysis are considered and compared in this study. In a first method, the distributions of magnitudes are approximated by Gutenberg-Richter (G-R) distributions and the parameters used to reveal the relationships among regions. In the second method, the mutual information is calculated and adopted as a measure of similarity between regions. In both cases, using clustering analysis, visualization maps are generated, providing an intuitive and useful representation of the complex relationships that are present among seismic data. Such relationships might not be perceived on classical geographic maps. Therefore, the generated charts are a valid alternative to other visualization tools, for understanding the global behavior of earthquakes.