Amostragem Adaptativa em Redes de Sensores

Uma nova área tecnológica está em crescente desenvolvimento. Esta área, denominada de internet das coisas, surge na necessidade de interligar vários objetos para uma melhoria a nível de serviços ou necessidades por parte dos utilizadores. Esta dissertação concentra-se numa área específica da tecnologia internet das coisas que é a sensorização. Esta rede de sensorização é implementada pelo projeto europeu denominado de Future Cities [1] onde se cria uma infraestrutura de investigação e validação de projetos e serviços inteligentes na cidade do Porto. O trabalho realizado nesta dissertação insere-se numa das plataformas existentes nessa rede de sensorização: a plataforma de sensores ambientais intitulada de UrbanSense. Estes sensores ambientais que estão incorporados em Data Collect Unit (DCU), também denominados por nós, medem variáveis ambientais tais como a temperatura, humidade, ozono e monóxido de carbono. No entanto, os nós têm recursos limitados em termos de energia, processamento e memória. Apesar das grandes evoluções a nível de armazenamento e de processamento, a nível energético, nomeadamente nas baterias, não existe ainda uma evolução tão notável, limitando a sua operacionalidade [2]. Esta tese foca-se, essencialmente, na melhoria do desempenho energético da rede de sensores UrbanSense. A principal contribuição é uma adaptação do protocolo de redes Ad Hoc OLSR (Optimized Link State Routing Protocol) para ser usado por nós alimentados a energia renovável, de forma a aumentar a vida útil dos nós da rede de sensorização. Com esta contribuição é possível obter um maior número de dados durante períodos de tempo mais longos, aproximadamente 10 horas relativamente às 7 horas anteriores, resultando numa maior recolha e envio dos mesmos com uma taxa superior, cerca de 500 KB/s. Existindo deste modo uma aproximação analítica dos vários parâmetros existentes na rede de sensorização. Contudo, o aumento do tempo de vida útil dos nós sensores com recurso à energia renovável, nomeadamente, energia solar, incrementa o seu peso e tamanho que limita a sua mobilidade. Com o referido acréscimo a determinar e a limitar a sua mobilidade exigindo, por isso, um planeamento prévio da sua localização. Numa primeira fase do trabalho analisou-se o consumo da DCU, visto serem estes a base na infraestrutura e comunicando entre si por WiFi ou 3G. Após uma análise dos protocolos de routing com iv suporte para parametrização energética, a escolha recaiu sobre o protocolo OLSR devido à maturidade e compatibilidade com o sistema atual da DCU, pois apesar de existirem outros protocolos, a implementação dos mesmos, não se encontram disponível como software aberto. Para a validação do trabalho realizado na presente dissertação, é realizado um ensaio prévio sem a energia renovável, para permitir caracterização de limitações do sistema. Com este ensaio, tornou-se possível verificar a compatibilidade entre os vários materiais e ajustamento de estratégias. Num segundo teste de validação é concretizado um ensaio real do sistema com 4 nós a comunicar, usando o protocolo com eficiência energética. O protocolo é avaliado em termos de aumento do tempo de vida útil do nó e da taxa de transferência. O desenvolvimento da análise e da adaptação do protocolo de rede Ad Hoc oferece uma maior longevidade em termos de tempo de vida útil, comparando ao que existe durante o processamento de envio de dados. Apesar do tempo de longevidade ser inferior, quando o parâmetro energético se encontra por omissão com o fator 3, a realização da adaptação do sistema conforme a energia, oferece uma taxa de transferência maior num período mais longo. Este é um fator favorável para a abertura de novos serviços de envio de dados em tempo real ou envio de ficheiros com um tamanho mais elevado.

Bandwidth allocation in hexagonal wireless sensor networks for real-time communications

We present an algorithm for bandwidth allocation for delay-sensitive traffic in multi-hop wireless sensor networks. Our solution considers both periodic as well as aperiodic real-time traffic in an unified manner. We also present a distributed MAC protocol that conforms to the bandwidth allocation and thus satisfies the latency requirements of realtime traffic. Additionally, the protocol provides best-effort service to non real-time traffic. We derive the utilization bounds of our MAC protocol.

Avaliação da Perceção dos diferentes Graus de Maitland, na Região Lombar, entre Estudantes e Fisioterapeutas

Introdução – A perceção dos alunos acerca dos diferentes graus de Maitland quando estão a aprender a mobilizar a coluna vertebral não são conhecidas, no entanto esta informação ajudaria no desenvolvimento de estratégias de ensino/aprendizagem para que a sua aplicação seja segura e eficaz. Objetivo - Comparar a perceção dos diferentes graus na realização do movimento postero-anterior central, entre alunos e fisioterapeutas e alunos entre si. Métodos – No presente estudo observacional, analítico transversal, participaram 29 estudantes, divididos em três subgrupos, GA2 (n= 8); GA3 (n = 10) e GA4 (n = 11) e 12 fisioterapeutas. Todos os participantes realizaram num indivíduo assintomático, 5 oscilações, de cada grau, no segmento de L3. Para a recolha dos dados foi utilizado o sistema BioPlux research e para a sua análise o Software Acqknowledge, versão 3,9. O teste de Man-Whitney foi utilizado para determinar as diferenças entre alunos e fisioterapeutas na força, ritmo e amplitude dos 4 graus, e o teste Kruskal Wallis, para comparar os alunos dos diferentes anos, seguido dos testes Post Hoc de Dunn para analisar as variáveis amplitude e força entre os subgrupos. Resultados – Apenas se verificaram diferenças estatísticas entre os alunos e fisioterapeutas no que diz respeito à força na realização do grau IV (p=0,045) e entre os grupos GA2 e GA4 quanto à amplitude executada no grau I (p=0.018) e II (p=0.037) e na força aplicada no grau I (p=0.02) e III (p=0.031), nos quais os alunos do 2º ano realizaram menor amplitude e força que os do 4º ano. Conclusão -Verificaram-se diferenças na perceção da força no grau IV entre alunos e fisioterapeutas. Os alunos do 2º e 4º anos diferem entre si nos graus I e II quanto à amplitude e nos graus I e III quanto à força.

Reactive power management strategies in future smart grids

The reactive power management in distribution network with large penetration of distributed energy resources is an important task in future power systems. The control of reactive power allows the inclusion of more distributed recourses and a more efficient operation of distributed network. Currently, the reactive power is only controlled in large power plants and in high and very high voltage substations. In this paper, several reactive power control strategies considering a smart grids paradigm are proposed. In this context, the management of distributed energy resources and of the distribution network by an aggregator, namely Virtual Power Player (VPP), is proposed and implemented in a MAS simulation tool. The proposed methods have been computationally implemented and tested using a 32-bus distribution network with intensive use of distributed resources, mainly the distributed generation based on renewable resources. Results concerning the evaluation of the reactive power management algorithms are also presented and compared.