A wireless sensor network platform for structural health monitoring: enabling accurate and synchronized measurements through COTS+custom-based design

Structural health monitoring has long been identified as a prominent application of Wireless Sensor Networks (WSNs), as traditional wired-based solutions present some inherent limitations such as installation/maintenance cost, scalability and visual impact. Nevertheless, there is a lack of ready-to-use and off-the-shelf WSN technologies that are able to fulfill some most demanding requirements of these applications, which can span from critical physical infrastructures (e.g. bridges, tunnels, mines, energy grid) to historical buildings or even industrial machinery and vehicles. Low-power and low-cost yet extremely sensitive and accurate accelerometer and signal acquisition hardware and stringent time synchronization of all sensors data are just examples of the requirements imposed by most of these applications. This paper presents a prototype system for health monitoring of civil engineering structures that has been jointly conceived by a team of civil, and electrical and computer engineers. It merges the benefits of standard and off-the-shelf (COTS) hardware and communication technologies with a minimum set of custom-designed signal acquisition hardware that is mandatory to fulfill all application requirements.

Development of a new pultrusion equipment to manufacture thermoplastic matrix composite profiles

This paper describes the design and manufacture of a low-cost full scale pultrusion prototype equipment and discusses the production and obtained mechanical properties of polypropylene/glass (GF/PP) reinforced composite ba rs fabricated by using the prototype equipment. Three different GF/PP pre-impregnated ra w-materials, a commercial GF/PP comingled system from Vetrotex, a GF/PP powder coat ed towpreg [1-3] and, a GF/PP pre- consolidated tape (PCT) produced in our laboratorie s, were used in the production of composite bars that were subsequently submitted to mechanical testing in order to determine the relevant mechanical properties and quantify the consolidation quality. Samples of the different composite profiles were also observed und er SEM microscopy.

A remote engineering solution for automating a roller hearth kiln

Remote engineering (also known as online engineering) may be defined as a combination of control engineering and telematics. In this area, specific activities require computacional skills in order to develop projects where electrical devives are monitored and / or controlled, in an intercative way, through a distributed network (e.g. Intranet or Internet). In our specific case, we will be dealing with an industrial plant. Within the last few years, there has been an increase in the number of activities related to remote engineering, which may be connected to the phenomenon of the large extension experienced by the Internet (e.g. bandwith, number of users, development tools, etc.). This increase opens new and future possibilities to the implementation of advance teleworking (or e-working) positions. In this paper we present the architecture for a remote application, accessible through the Internet, able to monitor and control a roller hearth kiln, used in a ceramics industry for firing materials. The proposed architecture is based on a micro web server, whose main function is to monitor and control the firing process, by reading the data from a series of temperature sensors and by controlling a series of electronic valves and servo motors. This solution is also intended to be a low-cost alternative to other potential solutions. The temperature readings are obtained through K-type thermopairs and the gas flow is controlled through electrovalves. As the firing process should not be stopped before its complete end, the system is equipped with a safety device for that specific purpose. For better understanding the system to be automated and its operation we decided to develop a scale model (100:1) and experiment on it the devised solution, based on a Micro Web Server.

A mobile robot platform for open learning based on serious games and remote laboratories

Within the pedagogical community, Serious Games have arisen as a viable alternative to traditional course-based learning materials. Until now, they have been based strictly on software solutions. Meanwhile, research into Remote Laboratories has shown that they are a viable, low-cost solution for experimentation in an engineering context, providing uninterrupted access, low-maintenance requirements, and a heightened sense of reality when compared to simulations. This paper will propose a solution where both approaches are combined to deliver a Remote Laboratory-based Serious Game for use in engineering and school education. The platform for this system is the WebLab-Deusto Framework, already well-tested within the remote laboratory context, and based on open standards. The laboratory allows users to control a mobile robot in a labyrinth environment and take part in an interactive game where they must locate and correctly answer several questions, the subject of which can be adapted to educators' needs. It also integrates the Google Blockly graphical programming language, allowing students to learn basic programming and logic principles without needing to understand complex syntax.

Educational application of remote experimentation for mobile devices

In this article the authors describe the application development RExMobile and the importance of remote experimentation via mobile devices, especially smartphones simple, beyond the space provided for this application in education. The article deals the creation, software and hardware that provide an interactive and dynamic way to attract more students to use these experiments remote, serving as support to teachers to science teaching from its initial series. The ease and availability of smartphones, even these students of basic education, permits the reach of new users and in different places. Thus, the practice of remote experimentation in mobile devices enables new spaces for access and interaction. Are used for developing software free or low cost, HTML5 and jQuery Mobile framework, that enable the creation of pages compatible with different mobile operating systems such as iOS, Android, Windows Phone, some Symbian, among others. Also are demonstrated patterns layouts that allow greater accessibility.

VISIR deployment in undergraduate engineering practices

Practical sessions are the backbone of qualification in engineering education. It leads to a better understanding and allows mastering scientific concepts and theories. The lack of the availability of practical sessions at many universities and institutions owing to the cost and the unavailability of instructors the most of the time caused a significant decline in experimentation in engineering education over the last decades. Recently, with the progress of computer-based learning, remote laboratories have been proven to be the best alternative to the traditional ones, regarding to its low cost and ubiquity. Some universities have already started to deploy remote labs in their practical sessions. This contribution compiles diverse experiences based on the deployment of the remote laboratory, Virtual Instrument Systems in Reality (VISIR), on the practices of undergraduate engineering grades at various universities within the VISIR community. It aims to show the impact of its usage on engineering education concerning the assessments of students and teachers as well.

FPGA-based weblab infrastructures guidelines and a prototype implementation example

Recent trends show an increasing number of weblabs, implemented at universities and schools, supporting practical training in technical courses and providing the ability to remotely conduct experiments. However, their implementation is typically based on individual architectures, unable of being reconfigured with different instruments/modules usually required by every experiment. In this paper, we discuss practical guidelines for implementing reconfigurable weblabs that support both local and remote control interfaces. The underlying infrastructure is based on reconfigurable, low-cost, FPGA-based boards supporting several peripherals that are used for the local interface. The remote interface is powered by a module capable of communicating with an Ethernet based network and that can either correspond to an internal core of the FPGA or an external device. These two approaches are discussed in the paper, followed by a practical implementation example.

Estruturas de suporte de terras executadas com pneus

O aproveitamento de pneus em fim de vida revela ser uma alternativa eficaz e promissora na indústria da construção civil, na utilização deste resíduo em muros de suporte. O presente trabalho tem como principal objetivo a apresentação de uma técnica de aproveitamento de pneus em fim de vida na execução de muros de gravidade, combinando solo e pneus. Neste sentido, tomou-se como referência um estudo realizado no Brasil por Sieira, Sayão, Medeiros e Gerscovich, para avaliar a eficiência e o custo deste tipo de estruturas, comparando-o com um muro de suporte tradicional de betão simples. Inicialmente, avaliou-se a segurança do muro de solo-pneus, de acordo com a metodologia proposta no Eurocódigo 7 (NP EN 1997-1, 2010), considerando a geometria e as características dos materiais apresentados no estudo referido e usando o programa de cálculo automático Slide, da Rocscience, para a verificação da estabilidade global. Reproduziu-se a análise numérica realizada no âmbito do caso de estudo brasileiro de referência, recorrendo também a uma formulação por elementos finitos com o programa de cálculo automático Phase2, da Rocscience. Por último, utilizando uma vez mais o programa Slide, definiu-se a geometria de um muro de betão simples cuja geometria garantisse o mesmo valor do fator de segurança à estabilidade global, obtido com o muro de solo-pneus e compararam-se os custos respetivos. O presente trabalho confirmou a eficiência e o baixo custo desta solução construtiva, sendo necessários, no entanto, estudos mais detalhados que reforcem estas conclusões.

Remote experimentation: integrating research, education, and industrial application

This paper presents a low-cost scaled model of a silo for drying and airing cereal grains. It allows the control and monitor of several parameters associated to the silo's operation, through a remote accessible infrastructure. The scaled model consists of a 2.50 m wide × 2.10 m long plant with all control and monitor capacities provided by micro-Web servers. An application running on the micro-Web servers enables storing all parameters in a data basis for later analysis. The implemented model aims to support a remote experimentation facility for technological education, research-oriented tutorials, and industrial applications. Given the low-cost requirement, this remote facility can be easily replicated in other institutions to support a network of remote labs, which encompasses the concurrent access of several users (e.g. students).

Sistema móvel de telemetria para automóveis

Este trabalho compreende uma análise crítica e reflexiva sobre o que atualmente existe no âmbito dos sistemas de navegação integrados (e.g. sistemas de posicionamento global com sistemas de navegação por inércia). O objetivo deste estudo vai também no sentido de desenvolver para um dispositivo móvel, um sistema de telemetria para automóveis baseado na plataforma Android fazendo uso de conceitos estudados e tecnologias existentes. Pretende-se demonstrar a potencialidade da integração de um sistema de posicionamento por satélite, com um sistema de navegação por inércia, em dispositivos cada vez mais acessíveis ao utilizador comum, tais como tablets, smartphones e outros equipamentos dotados de dispositivos MEMS (sistemas microelectromecânicos) de baixo custo usando a plataforma Android. Este trabalho pretende explorar a forma como podemos fundir os registos dos vários sensores, tais como o acelerómetro, magnetómetro e giroscópio, para determinar a orientação do dispositivo e assim integrar esta informação de maior frequência, com a informação disponibilizada pelo GNSS de menor frequência, tendo como objetivo final a determinação em tempo real do posicionamento do dispositivo, destacando as forças e fraquezas de cada um dos sistemas de navegação.

Estudo e caracterização mecânica de compósitos reforçados com fibras naturais

As crescentes preocupações ambientais e a necessidade de um desenvolvimento sustentável tem proporcionado um grande interesse no estudo e desenvolvimento de materiais mais ecológicos e amigos do ambiente. No caso particular da indústria dos materiais compósitos, a utilização de fibras naturais de origem vegetal, em substituição das tradicionais fibras de vidro, tem aumentado significativamente nos últimos anos. Para além dos claros benefícios ecológicos, a utilização de fibras naturais em detrimento das fibras de vidro, possibilita também o fabrico de componentes com baixo peso, boas propriedades mecânicas, baixo custo, pouco abrasivos às ferramentas de produção e com boas propriedades de isolamento térmico e acústico. Contudo, existem também algumas limitações decorrentes da utilização de fibras naturais como reforço de materiais poliméricos, como exemplo, a possibilidade de emitirem odores e absorverem água, a falta de adesão entre as fibras e as matrizes e o facto de possuírem baixa resistência à temperatura. No presente trabalho, foram estudadas e analisadas as propriedades mecânicas de laminados de matriz termoendurecível de epóxido e poliéster, reforçados com várias camadas de tecido bidireccional de fibras de juta. Para além dos referidos laminados, foram também produzidos e estudados compósitos de matriz termoplástica biodegradável de PLA (ácido poliláctico), reforçados com fibras curtas de juta. Todos os compósitos produzidos foram sujeitos a ensaios de tracção e flexão e as suas propriedades foram comparadas. O tecido de juta utilizado como reforço dos compósitos fabricados, foi caracterizado através de vários ensaios, utilizados tipicamente na indústria têxtil. As propriedades extraídas destes ensaios, foram úteis para a previsão das propriedades mecânicas dos materiais compósitos fabricados.Por fim, foi realizada uma análise critica sobres todos os resultados extraídos dos ensaios efectuados.

A pré-fabricação em betão em edifícios

No presente trabalho apresenta-se um levantamento com base na literatura especializada, das diversas soluções estruturais em betão pré-fabricado existentes, aplicadas em edifícios correntes, mais especificamente as soluções ao nível dos elementos que as constituem, nomeadamente no que respeita a ligações estruturais dos elementos, com combinações in situ, das estruturas préfabricadas e as moldadas em obra, aproveitando o que de melhor se pode obter de ambas as técnicas, com vista a obter um melhor resultado final. Apesar do setor da construção civil estar em crise, tal como vários outros setores, as empresas de pré-fabricação apresentam soluções que poderão contrariar esta tendência, nomeadamente através da diversificação e flexibilização da sua produção, com inovação, criatividade e elevada qualidade. Num mercado em que a construção de edifícios de raiz sofreu um grande abrandamento, começa a surgir no mercado a necessidade de se reabilitar as construções existentes, nomeadamente nos grandes centros das cidades que foram perdendo população ao longo dos tempos. Esta requalificação do espaço urbano permite o desenvolvimento de soluções estruturais pré-fabricadas, no que respeita à reabilitação dos elementos existentes, quer por justaposição para reforço das estruturas, quer por inserção de elementos novos para efetuar correções. Os baixos custos de mão de obra, equipamentos e estaleiro, assim como a redução dos prazos de construção e entrega ao cliente final, dado que a produção não está dependente das condições existentes in situ para se desenvolver, destacam-se da construção civil tradicional. A produção integral dos elementos pré-fabricados de betão em fábrica tem outras vantagens, entre as quais, um melhor planeamento e controle da segurança, um controle rigoroso de qualidade, a redução dos custos de reparação e manutenção, melhor sustentabilidade com redução da quantidade de resíduos produzidos.

Web marketing: desenvolvimento de uma presença online para uma unidade hoteleira – Projeto Oporto Invictus Hostel

O hotel, para muitos autores, tem como função oferecer abrigo para quem está distante da sua casa e atender às suas necessidades básicas. A hotelaria tem como função básica alojar as pessoas que estão longe da sua residência e que precisam de um quarto com uma cama para dormir e uma casa de banho (Duarte, 1996). Para Beni (2003), um hotel, além de ter a função básica de alojar, tem uma característica que nenhum outro estabelecimento comercial possui, que é o facto de o consumidor se deslocar até ao hotel para poder utilizar os serviços disponíveis. Outra característica muito especifica da atividade hoteleira, é o facto de o atendimento ser o mais importante na hora da prestação do serviço. O Hostel é uma designação muito usada atualmente como sinónimo de albergue. É um tipo de unidade hoteleira que se caracteriza pelos preços convidativos e pela possibilidade de socialização dos hóspedes, onde cada hóspede pode arrendar uma cama ou beliche, num dormitório partilhado, com casa de banho, lavandaria e, por vezes, cozinha, também em regime partilhado. Os Hostels são geralmente económicos praticando preços intitulados low-­‐cost. Definir uma estratégia para a Internet é hoje um imperativo para qualquer organização que pretenda utilizar este canal de comunicação para promover a sua atividade. As unidades hoteleiras também não são exceção; a necessidade de comunicar com os públicos alvo no sentido de aumentarem a captação de turistas exige uma presença na Internet que consiga simultaneamente informar e motivar à escolha pelos serviços prestados. A Internet evidencia um incontornável potencial informativo e comunicativo em questões de rapidez de circulação: número de pessoas que atinge e áreas geográficas que abarca; e devido às suas características de imaterialidade, instantaneidade e multimédia, democratiza o acesso à informação e a determinados tipos de bens, facilita a comunicação entre pessoas e instituições e universaliza as oportunidades, eliminando as barreiras espaciais, geográficas e temporais (Balsa, 2007). Rapidamente as unidades hoteleiras se aperceberam das vantagens e potencialidades da Internet: rápida, imediata, económica, integrada no dia-­‐a-­‐dia de trabalho e lazer e acessível a um cada vez maior número de pessoas. A nível geral, mas com especial incidência no caso das unidades hoteleiras, a Internet apresenta inúmeras vantagens ao nível da estruturação da informação em bases de dados e da sua apresentação dinâmica, tirando partido da inclusão de objetos multimédia em páginas HTML. Os objetos multimédia podem incluir áudio, vídeo,animações em tecnologia Flash e mesmo animações 3D tornando a visita a um sítio Web com este tipo de conteúdos, uma experiência muito gratificante. Por sua vez, a interatividade, característica do próprio funcionamento das páginas Web, facilita a interação entre a unidade hoteleira e o visitante. A interatividade permite ou facilita uma relação ativa entre o utilizador e o hotel. O utilizador passa de espectador passivo a interveniente ativo no processo de consulta da informação. Na web, os avanços tecnológicos têm sido constantes. Em 1980, Alvin Toffler’s no seu bestseller ‘The Third Wave’ previu um novo tipo de consumidor a quem chamou de ‘prosumer’ e que seria um misto de DIY (do-­it-­yourself) produtor e consumidor em mercados offline (Toffler, 1980). Foi sem dúvida de uma grande visão, mas sem os recentes avanços na web e nas tecnologias digitais, a maioria dos utilizadores não poderia ter dado o salto de espectador passivo para ator que participa ativamente na construção da web (Shuen, 2008). O aparecimento das redes sociais que permitem criar comunidades com interesses afins, o desenvolvimento de plataformas como o Youtube.com para a partilha de vídeos, a vulgarização de plataformas como o flickr.com para a partilha de imagens constituíram marcos determinantes para aquilo a que se designa por WEB 2.0 (tecnologia do século XXI). Enquanto no tempo da WEB 1.0 (tecnologia dos anos 90) os sites eram essencialmente estáticos e a interatividade não era levada aos limites, agora com a WEB 2.0 é possível construir modelos de negócio com conteúdos mais ricos simulando, com muito maior realismo, em ambientes virtuais, o que se passa em ambientes reais. Os sítios Web das unidades hoteleiras estão a evoluir rapidamente para um modelo que contemple as potencialidades da WEB 2.0 Tendo em consideração a importância das unidades hoteleiras no panorama do turismo, a relevância da Internet como meio de comunicação entre as instituições e os cidadãos e a necessidade das unidades hoteleiras disporem de uma estratégia de comunicação digital para difundir as suas valências e atividades, entendemos justificar-­se fazer uma revisão da literatura onde: procuraremos compreender a importância do turismo na sociedade atual assim como, o impacto das novas tecnologias da informação em atividades relacionadas com o turismo e ainda, procuraremos perceber quais os canais de comunicação digital que estão ao dispor dos profissionais de turismo, nomeadamente os gestores de unidades hoteleiras, para promover os seus serviços. O objetivo principal deste trabalho consiste em mostrar como foi desenvolvido uma estratégia de comunicação digital para promover online uma unidade hoteleira low cost, no caso presente o Oporto Invictus Hostel. Trata­‐se de um projeto integrado em que não só se criaram as diferentes peças de comunicação como se definiu e aplicou uma estratégia promocional com vista à divulgação do Hostel. O projeto apresentado evidencia como é possível, com recursos limitados, criar um sistema integrado de comunicação digital online que promova uma pequena unidade hoteleira, de forma a dar-­‐lhe visibilidade tanto a nível nacional como internacional. O projeto está dividido em cinco partes. Numa primeira parte é feita a apresentação do briefing que resultou de uma primeira reunião com o cliente. Numa segunda parte apresenta­‐se a fase de planeamento relativa ao desenvolvimento do projeto. Numa terceira parte descreve-­se o processo de implementação do projeto. Na quarta fase abordam-se os testes funcionais e na quinta e última fase faz-­se referencia a aspetos relacionados com a conclusão do projeto.

A Distributed System for the Dissemination of DGPS Data through the Internet

In this paper we describe a low cost distributed system intended to increase the positioning accuracy of outdoor navigation systems based on the Global Positioning System (GPS). Since the accuracy of absolute GPS positioning is insufficient for many outdoor navigation tasks, another GPS based methodology – the Differential GPS (DGPS) – was developed in the nineties. The differential or relative positioning approach is based on the calculation and dissemination of the range errors of the received GPS satellites. GPS/DGPS receivers correlate the broadcasted GPS data with the DGPS corrections, granting users increased accuracy. DGPS data can be disseminated using terrestrial radio beacons, satellites and, more recently, the Internet. Our goal is to provide mobile platforms within our campus with DGPS data for precise outdoor navigation. To achieve this objective, we designed and implemented a three-tier client/server distributed system that, first, establishes Internet links with remote DGPS sources and, then, performs campus-wide dissemination of the obtained data. The Internet links are established between data servers connected to remote DGPS sources and the client, which is the data input module of the campus-wide DGPS data provider. The campus DGPS data provider allows the establishment of both Intranet and wireless links within the campus. This distributed system is expected to provide adequate support for accurate outdoor navigation tasks.

Person Localization Using Sensor Information Fusion

Nowadays the incredible grow of mobile devices market led to the need for location-aware applications. However, sometimes person location is difficult to obtain, since most of these devices only have a GPS (Global Positioning System) chip to retrieve location. In order to suppress this limitation and to provide location everywhere (even where a structured environment doesn’t exist) a wearable inertial navigation system is proposed, which is a convenient way to track people in situations where other localization systems fail. The system combines pedestrian dead reckoning with GPS, using widely available, low-cost and low-power hardware components. The system innovation is the information fusion and the use of probabilistic methods to learn persons gait behavior to correct, in real-time, the drift errors given by the sensors.