The dark side of DEMMON: what is behind the scene in engineering large-scale wireless sensor networks

Most research work on WSNs has focused on protocols or on specific applications. There is a clear lack of easy/ready-to-use WSN technologies and tools for planning, implementing, testing and commissioning WSN systems in an integrated fashion. While there exists a plethora of papers about network planning and deployment methodologies, to the best of our knowledge none of them helps the designer to match coverage requirements with network performance evaluation. In this paper we aim at filling this gap by presenting an unified toolset, i.e., a framework able to provide a global picture of the system, from the network deployment planning to system test and validation. This toolset has been designed to back up the EMMON WSN system architecture for large-scale, dense, real-time embedded monitoring. It includes network deployment planning, worst-case analysis and dimensioning, protocol simulation and automatic remote programming and hardware testing tools. This toolset has been paramount to validate the system architecture through DEMMON1, the first EMMON demonstrator, i.e., a 300+ node test-bed, which is, to the best of our knowledge, the largest single-site WSN test-bed in Europe to date.

EMMON: a WSN system architecture for large scale and dense real-time embedded monitoring

Wireless sensor networks (WSNs) have attracted growing interest in the last decade as an infrastructure to support a diversity of ubiquitous computing and cyber-physical systems. However, most research work has focused on protocols or on specific applications. As a result, there remains a clear lack of effective, feasible and usable system architectures that address both functional and non-functional requirements in an integrated fashion. In this paper, we outline the EMMON system architecture for large-scale, dense, real-time embedded monitoring. EMMON provides a hierarchical communication architecture together with integrated middleware and command and control software. It has been designed to use standard commercially-available technologies, while maintaining as much flexibility as possible to meet specific applications requirements. The EMMON architecture has been validated through extensive simulation and experimental evaluation, including a 300+ node test-bed, which is, to the best of our knowledge, the largest single-site WSN test-bed in Europe to date.

Efficient aggregate computations in large-scale dense WSN

We focus on large-scale and dense deeply embedded systems where, due to the large amount of information generated by all nodes, even simple aggregate computations such as the minimum value (MIN) of the sensor readings become notoriously expensive to obtain. Recent research has exploited a dominance-based medium access control(MAC) protocol, the CAN bus, for computing aggregated quantities in wired systems. For example, MIN can be computed efficiently and an interpolation function which approximates sensor data in an area can be obtained efficiently as well. Dominance-based MAC protocols have recently been proposed for wireless channels and these protocols can be expected to be used for achieving highly scalable aggregate computations in wireless systems. But no experimental demonstration is currently available in the research literature. In this paper, we demonstrate that highly scalable aggregate computations in wireless networks are possible. We do so by (i) building a new wireless hardware platform with appropriate characteristics for making dominance-based MAC protocols efficient, (ii) implementing dominance-based MAC protocols on this platform, (iii) implementing distributed algorithms for aggregate computations (MIN, MAX, Interpolation) using the new implementation of the dominance-based MAC protocol and (iv) performing experiments to prove that such highly scalable aggregate computations in wireless networks are possible.

Localizing objects in large-scale cyber- physical systems

We use the term Cyber-Physical Systems to refer to large-scale distributed sensor systems. Locating the geographic coordinates of objects of interest is an important problemin such systems. We present a new distributed approach to localize objects and events of interest in time complexity independent of number of nodes.

Habitação modular evolutiva

Da necessidade de criação de habitações que se adaptem ao constante dinamismo do ser humano, surgiu a ideia da concepção de um edifício evolutivo com base na construção modular. A construção modular poderá ser entendida como sendo a principal resposta ao combate da construção de estruturas físicas e imóveis, com características inalteráveis ao longo do tempo. Com este trabalho idealizou-se uma habitação evolutiva, baseado nos conceitos da Coordenação Modular, identificando-se as suas especificações, exigências de desempenho e características funcionais. Foi considerada como medida modular base 0,10m. Os módulos foram pensados com o intuito de que o seu desempenho prático seja satisfatório. A sua base estrutural foi executada a partir do rearranjo de contentores marítimos. Previu-se ainda, o uso de coberturas verdes por serem uma solução comprovada de minorar notoriamente o efeito pernicioso que a construção tem sobre o meio ambiente, ao mesmo tempo que apresentam vantagens térmicas e acústicas. A questão do incentivo do uso da pré-fabricação em Portugal a uma maior escala, não poderia ser descurada. A apresentação de eventuais desenvolvimentos futuros é também relevante, dada a importância que é inerente ao âmbito da industrialização da construção. Do estudo realizado ficaram ainda, bem patentes, os benefícios da racionalização e da industrialização, tanto em termos económicos como em termos ambientais. É possível executar um projecto com níveis de perdas mais baixos e com índices de qualidade superiores a um menor preço.

Adaptação para a população Portuguesa da escala de avaliação Trunk Impairment Scale (TIS)

Para uma melhor avaliação e definição do plano de intervenção do indivíduo, é cada vez mais importante a existência instrumentos de avaliação válidos e fiáveis para a população portuguesa. Objetivo: Traduzir e adaptar para a população Portuguesa a escala Trunk Impairment Scale (TIS) em pacientes pós-AVE, e avaliar as propriedades psicométricas da mesma. Metodologia: A TIS foi traduzida para o Português e adaptada culturalmente para a população portuguesa. As propriedades psicométricas da mesma, incluindo validade, fiabilidade, concordância inter-observadores, consistência interna, sensibilidade, especificidade, poder de resposta, foram avaliadas numa população diagnosticada com AVE e num grupo de controlo de participantes saudáveis. Participaram neste estudo 80 indivíduos, divididos em dois grupos, nomeadamente indivíduos pós-AVE (40) e um grupo sem patologia (40). Os participantes foram submetidos à aplicação das escalas de Berg, Medida de Independência Funcional e Escala de Desempenho Físico Fugl Meyer e a TIS de modo a avaliar as propriedades psicométricas desta. As avaliações foram realizadas por duas fisioterapeutas experientes e o re-teste foi realizado após 48 horas. Os dados foram registados e trabalhados com o programa informático SPSS 21.0. Resultados: Relativamente aos valores obtidos, verificou-se que, quanto à consistência interna da TIS estes apresentam-se de forma moderada a elevada (alfa Cronbach = 0,909). Quanto à fiabilidade inter-observadores, os itens com menor valor são os itens 1 e 4 (0,759 e 0,527, respetivamente) e os itens com valor de Kappa mais alto são os itens 5 e 6 (0,830 e 0,893, respetivamente). Relativamente à validade de critério, verificou-se que não houve correlação entre a escala de Desempenho Físico Fugl-Meyer, a escala de Equilibrio de Berg e a Medida de Independência Funcional, ou seja, os valores obtidos r=0,166; r=0,017; r= -0,002, respetivamente. Quanto à validade de construção, constatou-se que o valor da mediana é mais elevado nos itens 1 a 5, logo sugere que haja diferenças entre o grupo de indivíduos pós-AVE e o grupo de indivíduos saudáveis (p<0,001). Entre os outros dois itens (6 e 7) não foram encontradas diferenças nas respostas nos dois grupos, sendo o valor de p > 0,001. Conclusão: Os resultados obtidos neste estudo sugerem que a versão portuguesa da TIS apresenta bons níveis de fiabilidade, consistência interna e também apresenta bons resultados no que refere à concordância inter-observadores.

Practical software improve design and performance of a randomly packed air stripping column for removing volatile organic compounds from water

STRIPPING is a software application developed for the automatic design of a randomly packing column where the transfer of volatile organic compounds (VOCs) from water to air can be performed and to simulate it’s behaviour in a steady-state. This software completely purges any need of experimental work for the selection of diameter of the column, and allows a choice, a priori, of the most convenient hydraulic regime for this type of operation. It also allows the operator to choose the model used for the calculation of some parameters, namely between the Eckert/Robbins model and the Billet model for estimating the pressure drop of the gaseous phase, and between the Billet and Onda/Djebbar’s models for the mass transfer. Illustrations of the graphical interface offered are presented.

Targeting specific nutrient deficiencies in proteinrestricted diets: some practical facts in PKU dietary management

Among aminoacidopathies, phenylketonuria (PKU) is the most prevalent one. Early diagnosis in the neonatal period with a prompt nutritional therapy (low natural-protein and phenylalanine diet, supplemented with phenylalanine-free amino acid mixtures and special low-protein foods) remains the mainstay of the treatment. Data considering nutrient contents of cooked dishes is lacking. In this study, fourteen dishes specifically prepared for PKU individuals were analysed, regarding the lipid profile and iron and zinc contents. These dishes are poor sources of essential nutrients like Fe, Zn or n-3 fatty acids, reinforcing the need for adequate supplementation to cover individual patients’ needs. This study can contribute to a more accurate adjustment of PKU diets and supplementation in order to prevent eventual nutritional deficiencies. This study contributes to a better understanding of nutrient intake from PKU patients’ meals, showing the need for dietary supplementation.

A influência do modelo pedagógico em variáveis psicológicas de estudantes do 1º ano da ESTSP-IPP

Introdução – A adaptação ao ensino superior reveste-se de experiências académicas que podem constituir fonte de stress para os estudantes. A implementação de novos modelos pedagógicos, no âmbito do processo de Bolonha, introduz novas variáveis cujo impacto, designadamente em termos de saúde, importa conhecer. Este estudo tem como objetivo analisar as associações entre modelo pedagógico (Problem Based Learning – PBL vs. modelos próximos do tradicional) e variáveis psicológicas (coping, desregulação emocional, sintomas psicossomáticos, perceção de stress e afeto). Metodologia – O estudo tem um design transversal. Foram usados os seguintes questionários online: Brief-COPE, Escala de Dificuldades de Regulação Emocional, Questionário de Manifestações Físicas de Mal-Estar, Escala de Stress Percebido e Escala de Afeto Positivo e Negativo. A amostra é constituída por 183 estudantes do primeiro ano (84% do género feminino) de cursos da Escola Superior de Tecnologia da Saúde do Porto – Instituto Politécnico do Porto (ESTSP-IPP). Resultados – Foram encontradas correlações significativas entre as variáveis demográficas e psicológicas. Considerando diferentes modelos pedagógicos, foram encontradas diferenças significativas nas variáveis psicológicas. Os principais preditores de stress na amostra foram: ser mulher, frequentar uma licenciatura no modelo PBL, ter maiores índices de desregulação emocional, apresentar mais sintomas psicossomáticos, menos afeto positivo e mais afeto negativo. Conclusão – As diferenças encontradas entre modelos pedagógicos são discutidas, possibilitando a reflexão sobre as implicações práticas e sugestões para futuras investigações.

Constructing and validating a scale of employee satisfaction with HRM practices in the healthcare context

The concept of HRM perceptions is a growing interest in the literature, as one of the antecedents of HRM outcomes. Regardless, not only the cognitive aspect of perception is interesting in this field (what you think) but also the affective perspective is of interest (how you feel about it). In this study we propose a scale for assessing satisfaction with the perceptions of the HRM practices. A 24 item Likert-type scale was developed considering literature review, to assess subjects’ satisfaction with Human Resources Practices in a healthcare setting. Talked reflections were held and a survey encompassing all workers from a Hospital was conducted later, with a sample of 922 subjects. Exploratory and Confirmatory Factor Analysis were performed; reliability was tested using Cronbach’s alpha. The scale presents good psychometric properties with alpha values that range from .71 to .91. Exploratory and Confirmatory Factor Analysis demonstrated that the scale presents a very good fit with CFI= 0.94, AGFI= 0.88, and RMSEA= 0.07. The present study represents a first approach in the usage of this scale and despite having a large sample, respondents originate from a single institution. This study presents a pertinent scale towards measuring a seldom explored construct of the worker-organization relationship. The scale is parsimonious and results are promising. There seems to be very little research on how subjects feel about the HRM practices. This construct, very much in line with more recent studies concerning worker perceptions can be especially interesting in the context of the worker-organization relationship.

Development of an Unmanned Capsule for large-scale maritime search and rescue

This paper describes the development and testing of a robotic capsule for search and rescue operations at sea. This capsule is able to operate autonomously or remotely controlled, is transported and deployed by a larger USV into a determined disaster area and is used to carry a life raft and inflate it close to survivors in large-scale maritime disasters. The ultimate goal of this development is to endow search and rescue teams with tools that extend their operational capability in scenarios with adverse atmospheric or maritime conditions.