Data gathering approach in dense sensor networks

Sensor/actuator networks promised to extend automated monitoring and control into industrial processes. Avionic system is one of the prominent technologies that can highly gain from dense sensor/actuator deployments. An aircraft with smart sensing skin would fulfill the vision of affordability and environmental friendliness properties by reducing the fuel consumption. Achieving these properties is possible by providing an approximate representation of the air flow across the body of the aircraft and suppressing the detected aerodynamic drags. To the best of our knowledge, getting an accurate representation of the physical entity is one of the most significant challenges that still exists with dense sensor/actuator network. This paper offers an efficient way to acquire sensor readings from very large sensor/actuator network that are located in a small area (dense network). It presents LIA algorithm, a Linear Interpolation Algorithm that provides two important contributions. First, it demonstrates the effectiveness of employing a transformation matrix to mimic the environmental behavior. Second, it renders a smart solution for updating the previously defined matrix through a procedure called learning phase. Simulation results reveal that the average relative error in LIA algorithm can be reduced by as much as 60% by exploiting transformation matrix.

Empreendedorismo Social, o papel das IPSS: estudo de caso

O empreendedorismo social tem vindo, nas últimas décadas, a ser denominado como um novo paradigma determinante para o funcionamento da economia, em grande parte, porque a economia social tornou-se basilar na sociedade, por um lado, pelo crescimento exponencial da exclusão social, elevado desemprego e envelhecimento da população e, por outro, devido às dificuldades orçamentais dos governos. O empreendedorismo social, utilizado por Instituições Particulares de Solidariedade Social sem fins lucrativos, procura resolver problemas sociais de forma inovadora e sustentável, com a finalidade de dar resposta aos grandes desafios sociais da atualidade, através da ação social na prevenção e no apoio nas diversas situações de fragilidade, exclusão ou carência humana, promovendo a inclusão, a integração social e o desenvolvimento local. O objetivo fundamental do presente trabalho, pretende verificar até que ponto as IPSS podem ser definidas como empreendedores sociais, através da prestação de serviços, nas variadas áreas à população local, de forma a alcançar o valor social. Neste estudo enveredou-se pela metodologia qualitativa, utilizando o método do estudo de caso único, recorrendo ao questionário como instrumento de recolha de dados numa instituição particular de solidariedade social do concelho da Maia. Deste estudo foi possível concluir a IPSS tem uma proximidade às populações, através das diversas valências vocacionadas para a resolução de problemas sociais emergentes, promovendo a inclusão a integração social, e alcançar o valor social. Assim, consideramos a IPSS estudada como sendo parte integrante e promotora do empreendedorismo social.

Sistema de percepção visual para veículos autónomos aéreos

Esta dissertação aborda o problema de detecção e desvio de obstáculos "SAA- Sense And Avoid" em movimento para veículos aéreos. Em particular apresenta contribuições tendo em vista a obtenção de soluções para permitir a utilização de aeronaves não tripuladas em espaço aéreo não segregado e para aplicações civis. Estas contribuições caracterizam-se por: uma análise do problema de SAA em \UAV's - Unmmaned Aerial Vehicles\ civis; a definição do conceito e metodologia para o projecto deste tipo de sistemas; uma proposta de \ben- chmarking\ para o sistema SAA caracterizando um conjunto de "datasets\ adequados para a validação de métodos de detecção; respectiva validação experimental do processo e obtenção de "datasets"; a análise do estado da arte para a detecção de \Dim point features\ ; o projecto de uma arquitectura para uma solução de SAA incorporando a integração de compensação de \ego motion" e respectiva validação para um "dataset" recolhido. Tendo em vista a análise comparativa de diferentes métodos bem como a validação de soluções foi proposta a recolha de um conjunto de \datasets" de informação sensorial e de navegação. Para os mesmos foram definidos um conjunto de experiências e cenários experimentais. Foi projectado e implementado um setup experimental para a recolha dos \datasets" e realizadas experiências de recolha recorrendo a aeronaves tripuladas. O setup desenvolvido incorpora um sistema inercial de alta precisão, duas câmaras digitais sincronizadas (possibilitando análise de informa formação stereo) e um receptor GPS. As aeronaves alvo transportam um receptor GPS com logger incorporado permitindo a correlação espacial dos resultados de detecção. Com este sistema foram recolhidos dados referentes a cenários de aproximação com diferentes trajectórias e condições ambientais bem como incorporando movimento do dispositivo detector. O método proposto foi validado para os datasets recolhidos tendo-se verificado, numa análise preliminar, a detecção do obstáculo (avião ultraleve) em todas as frames para uma distância inferior a 3 km com taxas de sucesso na ordem dos 95% para distâncias entre os 3 e os 4 km. Os resultados apresentados permitem validar a arquitectura proposta para a solução do problema de SAA em veículos aéreos autónomos e abrem perspectivas muito promissoras para desenvolvimento futuro com forte impacto técnico-científico bem como sócio-economico. A incorporação de informa formação de \ego motion" permite fornecer um forte incremento em termos de desempenho.

Os efeitos da intervenção no reconto e nas narrativas de experiência pessoal em crianças de idade pré-escolar

As competências narrativas emergem desde cedo, e vão sendo adquiridas ao longo do desenvolvimento da criança. No entanto não significa que se desenrolam do mesmo modo em todos as crianças pois crianças com dificuldades na produção narrativa poderão ter necessidade de um ensino específico e estruturado. Sendo a narrativa um aspeto importante da linguagem, é fundamental agir o mais cedo possível para prevenir futuros problemas, tanto no percurso académico como social. Tendo por base as questões em torno da produção narrativa, o presente estudo tem como objetivo compreender a influência da intervenção narrativa no reconto e nas narrativas de experiência pessoal em oito crianças do pré-escolar (5/6 anos), estando um dos participantes diagnosticado com uma condição do espetro do autismo. Ao longo do estudo, todos os participantes foram sendo avaliados pela escala Narrative Language Measures durante 10 sessões e quanto à intervenção narrativa denominada Campeões de histórias consistiu em 21 sessões com duração média de 25 minutos. Neste estudo recorremos ao delineamento experimental de linha de base múltipla, o que nos permitiu analisar o desempenho de cada participante ao longo do tempo. Os resultados revelaram que através da intervenção narrativa houve um aumento na cotação dos testes da escala em todos os participantes, inclusive na criança com condição do espetro autista, e que esses se mantiveram sempre acima dos níveis basais após um período de duas semanas sem intervenção. Deste modo, podemos concluir que a intervenção narrativa produziu efeitos relevantes quer no reconto, quer nas narrativas de experiência pessoal dos participantes e que se apresenta como uma intervenção económica, rápida e eficaz.

Os sistemas de apoio à decisão na área dos cuidados primários: implementação de um sistema de apoio à decisão numa unidade de saúde familiar

Saber qual o papel de um Sistema de Apoio à Decisão na gestão estratégica de uma Unidade de Saúde Familiar; perceber qual a importância, no desempenho deste tipo de instituições, que estes Sistemas de Informação poderão assumir e identificar de que forma este gênero de software pode auxiliar a tomada de decisões estratégica da gestão das Unidades de Cuidados de Saúde Primários, são algumas das interrogações cuja relevância se verifica ser cada vez mais crescente e que se irão analisar no presente estudo. Para dar resposta às interrogações supra citadas é necessário conhecer o contexto no qual a organização está inserida, assim como perceber se a visão dos seus colaboradores (realizando-se para isso um inquérito por questionário aos colaboradores da Unidade de Saúde Familiar) é idêntica à realidade demonstrada através dos dados do histórico da instituição (recolhendo, estudando e efetuando estudos analíticos com o auxílio de um Sistema de Apoio à Decisão escolhido para o efeito – Weka). Tendo em conta o percurso anteriormente referido é assim possível inferir que é notória a positividade que os Sistemas de Apoio à Decisão podem ter no que é o dia-a-dia de uma Unidade de Saúde Familiar, tendo em conta que facilitam a análise de dados e podem até antecipar cenários futuros analisando o passado da instituição.

Water jet based autonomous surface vehicle for coastal waters operations

This paper presents the design of low cost, small autonomous surface vehicle for missions in the coastal waters and specifically for the challenging surf zone. The main objective of the vehicle design described in this paper is to address both the capability of operation at sea in relative challenging conditions and maintain a very low set of operational requirements (ease of deployment). This vehicle provides a first step towards being able to perform general purpose missions (such as data gathering or patrolling) and to at least in a relatively short distances to be able to be used in rescue operations (with very low handling requirements) such as carrying support to humans on the water. The USV is based on a commercially available fiber glass hull, it uses a directional waterjet powered by an electrical brushless motor for propulsion, thus without any protruding propeller reducing danger in rescue operations. Its small dimensions (1.5 m length) and weight allow versatility and ease of deployment. The vehicle design is described in this paper both from a hardware and software point of view. A characterization of the vehicle in terms of energy consumption and performance is provided both from test tank and operational scenario tests. An example application in search and rescue is also presented and discussed with the integration of this vehicle in the European ICARUS (7th framework) research project addressing the development and integration of robotic tools for large scale search and rescue operations.

As tecnologias de informação e comunicação (TIC) como ferramentas cognitivas

A utilização das Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC) como ferramentas cognitivas foi o propósito deste projeto. A problemática da introdução das TIC na sala de aula numa perspetiva construtivista levou-nos ao nosso estudo empírico, onde utilizamos uma metodologia de investigação quantitativa e qualitativa numa triangulação que nos pareceu mais adequada a este estudo. Como método foi adotado o estudo de caso e utilizamos como fontes de recolha de dados o inquérito por questionário a professores e alunos e uma entrevista a um especialista na área das TIC. O resultado do estudo efetuado permitiu-nos verificar que da parte dos docentes existe uma necessidade de formação e informação na área das TIC como ferramentas cognitivas, mais partilha de boas práticas e também mais utilização de meios tecnológicos na sua ação de ensino e aprendizagem. Quanto aos alunos, pensamos que com a mudança de atitude dos professores, mudaremos também a sua forma de utilizar as TIC na sua aprendizagem. Na operacionalização do plano de ação, criamos três etapas de trabalho: a) Oficina de Formação, b) Informação e c) promoção de atividades online. Pensamos que com este plano daremos resposta à nossa questão de partida, e criaremos um ambiente de ensino/aprendizagem onde as TIC se transformem em ferramentas cognitivas de apoio à construção das aprendizagens significativas dos alunos.

A sonata de um professor em formação: aprender, refletir e agir

Passo a passo, foi trilhado um caminho que proporcionou um crescimento e um maior conhecimento acerca da profissão docente. De facto, o desafio de se ser professor está profundamente relacionado com o gosto de se querer ensinar, bem como com a vontade de se querer colocar ao serviço do outro. Deste modo, o presente relatório de estágio, integrado na unidade curricular de Integração Curricular: Prática Educativa e Relatório de Estágio, do 2.º ano de Mestrado em Ensino do 1.º e 2.º Ciclos do Ensino Básico, assume-se como um documento que tem como objetivo espelhar o percurso desenvolvido ao longo da Prática Educativa Supervisionada. Nesta caminhada, que se valoriza pelo seu percurso, destacam-se as aprendizagens realizadas, que foram favorecidas pela colaboração com o par pedagógico, orientadores cooperantes e supervisores institucionais a partir de um ciclo de supervisão pautado pela exigência. Assim, este relatório de estágio configura-se como um documento pessoal que representa a construção da profissionalidade docente, sendo o retrato de um percurso de crescimento profissional.

Data mining contributions to characterize MV consumers and to improve the suppliers-consumers settlements

This paper deals with the establishment of a characterization methodology of electric power profiles of medium voltage (MV) consumers. The characterization is supported on the data base knowledge discovery process (KDD). Data Mining techniques are used with the purpose of obtaining typical load profiles of MV customers and specific knowledge of their customers’ consumption habits. In order to form the different customers’ classes and to find a set of representative consumption patterns, a hierarchical clustering algorithm and a clustering ensemble combination approach (WEACS) are used. Taking into account the typical consumption profile of the class to which the customers belong, new tariff options were defined and new energy coefficients prices were proposed. Finally, and with the results obtained, the consequences that these will have in the interaction between customer and electric power suppliers are analyzed.

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.

Building a microscope for the data center

Managing the physical and compute infrastructure of a large data center is an embodiment of a Cyber-Physical System (CPS). The physical parameters of the data center (such as power, temperature, pressure, humidity) are tightly coupled with computations, even more so in upcoming data centers, where the location of workloads can vary substantially due, for example, to workloads being moved in a cloud infrastructure hosted in the data center. In this paper, we describe a data collection and distribution architecture that enables gathering physical parameters of a large data center at a very high temporal and spatial resolutionof the sensor measurements. We think this is an important characteristic to enable more accurate heat-flow models of the data center andwith them, _and opportunities to optimize energy consumption. Havinga high resolution picture of the data center conditions, also enables minimizing local hotspots, perform more accurate predictive maintenance (pending failures in cooling and other infrastructure equipment can be more promptly detected) and more accurate billing. We detail this architecture and define the structure of the underlying messaging system that is used to collect and distribute the data. Finally, we show the results of a preliminary study of a typical data center radio environment.

Scalable data acquisition for densely instrumented cyber-physical systems

Consider the problem of designing an algorithm for acquiring sensor readings. Consider specifically the problem of obtaining an approximate representation of sensor readings where (i) sensor readings originate from different sensor nodes, (ii) the number of sensor nodes is very large, (iii) all sensor nodes are deployed in a small area (dense network) and (iv) all sensor nodes communicate over a communication medium where at most one node can transmit at a time (a single broadcast domain). We present an efficient algorithm for this problem, and our novel algorithm has two desired properties: (i) it obtains an interpolation based on all sensor readings and (ii) it is scalable, that is, its time-complexity is independent of the number of sensor nodes. Achieving these two properties is possible thanks to the close interlinking of the information processing algorithm, the communication system and a model of the physical world.

Scalable and efficient data processing in networked control systems

Network control systems (NCSs) are spatially distributed systems in which the communication between sensors, actuators and controllers occurs through a shared band-limited digital communication network. However, the use of a shared communication network, in contrast to using several dedicated independent connections, introduces new challenges which are even more acute in large scale and dense networked control systems. In this paper we investigate a recently introduced technique of gathering information from a dense sensor network to be used in networked control applications. Obtaining efficiently an approximate interpolation of the sensed data is exploited as offering a good tradeoff between accuracy in the measurement of the input signals and the delay to the actuation. These are important aspects to take into account for the quality of control. We introduce a variation to the state-of-the-art algorithms which we prove to perform relatively better because it takes into account the changes over time of the input signal within the process of obtaining an approximate interpolation.

A distributed algorithm for hexagonal topology formation in wireless sensor networks

Hexagonal wireless sensor network refers to a network topology where a subset of nodes have six peer neighbors. These nodes form a backbone for multi-hop communications. In a previous work, we proposed the use of hexagonal topology in wireless sensor networks and discussed its properties in relation to real-time (bounded latency) multi-hop communications in large-scale deployments. In that work, we did not consider the problem of hexagonal topology formation in practice - which is the subject of this research. In this paper, we present a decentralized algorithm that forms the hexagonal topology backbone in an arbitrary but sufficiently dense network deployment. We implemented a prototype of our algorithm in NesC for TinyOS based platforms. We present data from field tests of our implementation, collected using a deployment of fifty wireless sensor nodes.

An Approach To Publish a Data Warehouse Content as Linked Data

Mestrado em Engenharia Informática - Área de Especialização em Tecnologias do Conhecimento e Decisão