Sistema de gestão de rega com uma rede de sensores sem fios

Este projeto descreve a criação de um sistema de gestão de rega aplicado à agricultura, baseado numa rede de sensores sem fios (RSSF), e apresenta a implementação de um sistema para captação de energia, nomeadamente, um gerador hídrico segundo os modelos de pás do tipo hélice, para além da utilização de painéis solares. O sistema de gestão de rega consiste num protótipo de monitorização que permite o controlo dos atuadores (válvulas), de modo a ligar e desligar os canais de rega conectados a um reservatório de água, com base na informação monitorizada pelos nós sensores do solo. Assim, o sistema desenvolvido otimiza a quantidade de água aplicada ao cultivo, oferecendo as condições ideais para o correto desenvolvimento dos mesmos. Inicialmente realizou-se um estudo sobre os tipos de sensores utilizados no setor agricultura. Posteriormente verificou-se o funcionamento das RSSF, baseado no protocolo ZigBee, de modo a compreender o envio dos dados dos nós sensores para a estação base. A otimização do consumo energético das RSSF foi outro dos desafios tidos em consideração neste projeto, uma vez que, atualmente, a alimentação dos nós sensores em ambientes exteriores, na sua maioria, é realizada por baterias, o que limita o nível de longevidade do sistema. Desta forma, foi necessário desenvolver um sistema que possibilite a captação da energia gerada pelo meio envolvente (ex. energia hídrica, e solar), capaz de prolongar a longevidade dos nós sensores a nível energético. O sistema desenvolvido contém uma estação meteorológica alimentada por um painel solar fotovoltaico, dois nós sensores de monitorização dos parâmetros do solo, também alimentados por painéis solares fotovoltaicos, um nó atuador alimentado por um gerador hídrico e uma aplicação web para a visualização dos dados em tempo real. O protótipo referido foi instalado em ambiente exterior, com características semelhantes às de interesse, de modo a ter em consideração os efeitos do ambiente no sistema, nomeadamente, a proteção do equipamento em situações de ocorrência de intempéries.

Análise de bacias de retenção

A presente dissertação tem por objetivo o estudo da construção de bacias de retenção de águas pluviais como solução para o controlo do escoamento superficial urbano. Pretende-se estudar e definir os fatores necessários ao dimensionamento de uma bacia de retenção, bem como abordar aspetos técnicos da complexa análise hidrológica e hidráulica necessários à correta avaliação da distribuição temporal e espacial da precipitação, e consequente escoamento em tecido urbano. Descrevem-se os tipos e funcionalidades das bacias de retenção, dando particular ênfase ao dimensionamento das mesmas na própria área a urbanizar, pela previsão do volume de armazenamento necessário, em função da rede de drenagem pluvial existente ou a construir, dada a heterogeneidade dos fatores que determinam o seu dimensionamento para horizontes de projecto longos, e tendo em conta que os custos associados a um sobredimensionamento poderiam inviabilizar o investimento.

Desenvolvimento de software na Ad Infinitum Business

Este relatório tem como objetivo apresentar e descrever alguns projetos realizados, metodologias utilizadas e toda a experiência que adquiri durante o meu estágio curricular para finalizar o curso de Mestrado em Engenharia Informática da Universidade da Madeira. O principal objetivo deste estágio foi experienciar um ambiente empresarial e ganhar alguma experiência profissional, algo que é bastante requisitado no mercado de trabalho nos dias de hoje. Neste relatório estão referenciadas algumas das responsabilidades que me foram atribuídas, como a liderança de uma equipa e a apresentação de algumas soluções para certos problemas técnicos, bem como a implementação das mesmas. Serão também caracterizadas e criticadas algumas decisões, procedimentos e metodologias utilizadas pela empresa que afetaram de certa forma o desenvolvimento de software de um ponto de vista geral e o próprio sucesso da empresa. Este relatório poderá servir de exemplo, não só para soluções para um problema técnico semelhante aos que aqui apresentei, mas também demonstrar o resultado de certos procedimentos e metodologias utilizadas na empresa no desenvolvimento de software.

Compressão de imagem e vídeo com controlador ARM

Este trabalho foi desenvolvido num estágio na empresa ABS GmbH sucursal em Portugal, e teve como foco a compressão de imagem e vídeo com os padrões JPEG e H.264, respetivamente. Foi utilizada a plataforma LeopardBoard DM368, com um controlador ARM9. A análise do desempenho de compressão de ambos os padrões foi realizada através de programas em linguagem C, para execução no processador DM368. O programa para compressão de imagem recebe como parâmetros de entrada o nome e a resolução da imagem a comprimir, e comprime-a com 10 níveis de quantização diferentes. Os resultados mostram que é possível obter uma velocidade de compressão até 73 fps (frames per second) para a resolução 1280x720, e que imagens de boa qualidade podem ser obtidas com rácios de compressão até cerca de 22:1. No programa para compressão de vídeo, o codificador está configurado de acordo com as recomendações para as seguintes aplicações: videoconferência, videovigilância, armazenamento e broadcasting/streaming. As configurações em cada processo de codificação, o nome do ficheiro, o número de frames e a resolução do mesmo representam os parâmetros de entrada. Para a resolução 1280x720, foram obtidas velocidades de compressão até cerca de 68 fps, enquanto para a resolução 1920x1088 esse valor foi cerca de 30 fps. Foi ainda desenvolvida uma aplicação com capacidades para capturar imagens ou vídeos, aplicar processamento de imagem, compressão, armazenamento e transmissão para uma saída DVI (Digital Visual Interface). O processamento de imagem em software permite melhorar dinamicamente as imagens, e a taxa média de captura, compressão e armazenamento é cerca de 5 fps para a resolução 1280x720, adequando-se à captura de imagens individuais. Sem processamento em software, a taxa sobe para cerca de 23 fps para a resolução 1280x720, sendo cerca de 28 fps para a resolução 1280x1088, o que é favorável à captura de vídeo.

Integrating eye tracking in virtual reality for stroke rehabilitation

This thesis reports on research done for the integration of eye tracking technology into virtual reality environments, with the goal of using it in rehabilitation of patients who suffered from stroke. For the last few years, eye tracking has been a focus on medical research, used as an assistive tool  to help people with disabilities interact with new technologies  and as an assessment tool  to track the eye gaze during computer interactions. However, tracking more complex gaze behaviors and relating them to motor deficits in people with disabilities is an area that has not been fully explored, therefore it became the focal point of this research. During the research, two exploratory studies were performed in which eye tracking technology was integrated in the context of a newly created virtual reality task to assess the impact of stroke. Using an eye tracking device and a custom virtual task, the system developed is able to monitor the eye gaze pattern changes over time in patients with stroke, as well as allowing their eye gaze to function as an input for the task. Based on neuroscientific hypotheses of upper limb motor control, the studies aimed at verifying the differences in gaze patterns during the observation and execution of the virtual goal-oriented task in stroke patients (N=10), and also to assess normal gaze behavior in healthy participants (N=20). Results were found consistent and supported the hypotheses formulated, showing that eye gaze could be used as a valid assessment tool on these patients. However, the findings of this first exploratory approach are limited in order to fully understand the effect of stroke on eye gaze behavior. Therefore, a novel model-driven paradigm is proposed to further understand the relation between the neuronal mechanisms underlying goal-oriented actions and eye gaze behavior.

Transport modelling: macro and micro simulation for the studied case of Funchal

The work done in this thesis attempts to demonstrate the importance of using models that can predict and represent the mobility of our society. To answer the proposed challenges two models were examined, the first corresponds to macro simulation with the intention of finding a solution to the frequency of the bus company Horários do Funchal, responsible for transport in the city of Funchal, and some surrounding areas. Where based on a simplified model of the city it was possible to increase the frequency of journeys getting an overall reduction in costs. The second model concerns the micro simulation of Avenida do Mar, where currently is being built a new roundabout (Praça da Autonomia), which connects with this avenue. Therefore it was proposed to study the impact on local traffic, and the implementation of new traffic lights for this purpose. Four possible situations in which was seen the possibility of increasing the number of lanes on the roundabout or the insertion of a bus lane were created. The results showed that having a roundabout with three lanes running is the best option because the waiting queues are minimal, and at environmental level this model will project fewer pollutants. Thus, this thesis presents two possible methods of urban planning. Transport modelling is an area that is under constant development, the global goal is to encourage more and more the use of these models, and as such it is important to have more people to devote themselves to studying new ways of addressing current problems, so that we can have more accurate models and increasing their credibility.

Metodologia BIM: uma nova abordagem, uma nova esperança

A metodologia BIM (Building Information Modeling), tem vindo a ganhar grande importância na indústria da AEC (Arquitetura, Engenharia e Construção). Este conceito introduz alterações muito significativas na forma como atualmente se aborda a conceção, construção e manutenção de edifícios. Apesar da emergente utilização, não existem neste momento normas de boas práticas para a sua implementação em Portugal. O BIM tem como princípios a integração das fases do processo construtivo, a integração e trabalho colaborativo de todas as especialidades envolvidas na fase de projeto, sendo apoiada por aplicações de visualização tridimensional. O grande potencial do conceito BIM está também na normalização da informação, sendo suportada entre outros aspetos na normalização da forma como se devem modelar os objetos. Assente nesta base são várias as potencialidades que daqui decorrem. No âmbito desta dissertação pretende-se abordar e aplicar a metodologia BIM ao projeto de estruturas e de especialidades que foi previamente elaborado segundo a metodologia tradicional (CAD 2D). Pretende-se, clarificar a metodologia BIM e avaliar algumas das ferramentas computacionais disponíveis no mercado. O caso de estudo da presente dissertação, permitiu identificar algumas dificuldades e falhas existentes nos projetos a 2D, o que não acontece no caso da metodologia BIM.

Using Neo4J geospatial data storage and integration

Online geographic-databases have been growing increasingly as they have become a crucial source of information for both social networks and safety-critical systems. Since the quality of such applications is largely related to the richness and completeness of their data, it becomes imperative to develop adaptable and persistent storage systems, able to make use of several sources of information as well as enabling the fastest possible response from them. This work will create a shared and extensible geographic model, able to retrieve and store information from the major spatial sources available. A geographic-based system also has very high requirements in terms of scalability, computational power and domain complexity, causing several difficulties for a traditional relational database as the number of results increases. NoSQL systems provide valuable advantages for this scenario, in particular graph databases which are capable of modeling vast amounts of inter-connected data while providing a very substantial increase of performance for several spatial requests, such as finding shortestpath routes and performing relationship lookups with high concurrency. In this work, we will analyze the current state of geographic information systems and develop a unified geographic model, named GeoPlace Explorer (GE). GE is able to import and store spatial data from several online sources at a symbolic level in both a relational and a graph databases, where several stress tests were performed in order to find the advantages and disadvantages of each database paradigm.

SysPRE: systematized process for requirements engineering in knowledge discovery projects

The domain of Knowledge Discovery (KD) and Data Mining (DM) is of growing importance in a time where more and more data is produced and knowledge is one of the most precious assets. Having explored both the existing underlying theory, the results of the ongoing research in academia and the industry practices in the domain of KD and DM, we have found that this is a domain that still lacks some systematization. We also found that this systematization exists to a greater degree in the Software Engineering and Requirements Engineering domains, probably due to being more mature areas. We believe that it is possible to improve and facilitate the participation of enterprise stakeholders in the requirements engineering for KD projects by systematizing requirements engineering process for such projects. This will, in turn, result in more projects that end successfully, that is, with satisfied stakeholders, including in terms of time and budget constraints. With this in mind and based on all information found in the state-of-the art, we propose SysPRE - Systematized Process for Requirements Engineering in KD projects. We begin by proposing an encompassing generic description of the KD process, where the main focus is on the Requirements Engineering activities. This description is then used as a base for the application of the Design and Engineering Methodology for Organizations (DEMO) so that we can specify a formal ontology for this process. The resulting SysPRE ontology can serve as a base that can be used not only to make enterprises become aware of their own KD process and requirements engineering process in the KD projects, but also to improve such processes in reality, namely in terms of success rate.

Projeto e gestão de redes de transmissão e sistemas auxiliares

Neste relatório de estágio, entregue para obtenção do grau de mestre, é elaborado um sistema de registo e tratamento de alarmes em paralelo com a especificação e implementação de um sistema protótipo de recolha de alarmes em armários exteriores, para otimização da gestão da rede da Portugal Telecom (PT). O início do projeto agrupa o contato com as tecnologias de transmissão e alarmística da rede através do estado da arte e estudo dos equipamentos existentes, sobretudo Synchronous Digital Hierarchy (SDH) no que concerne aos débitos, à interligação de tecnologias, à sua monitorização e configuração. É indicado, ao longo do procedimento prático, o trabalho elaborado para a concentração dos dados do departamento numa única plataforma, disponibilizada aos utilizadores, a qual também é capaz de realizar um cruzamento dos alarmes da rede com os padrões encontrados para a ocorrência de determinados alarmes. O módulo implementado para a recolha de alarmes, que satisfaz um dos problemas de adaptação de estruturas remodeladas, é igualmente descrito, atendendo às necessidades de implementação e requisitos impostos pela empresa. O estudo das estruturas núcleo existentes, o acompanhamento do projeto de monitorização de alarmes de uma área de agregação de serviços e o desenvolvimento do trabalho são realizados através do gabinete de projeto e gestão de rede do departamento de operações da Madeira. Os resultados favorecem a Portugal Telecom em termos de atualização da sua estrutura de monitorização de alarmes, aumento da eficiência de resolução de problemas e optimização da gestão de recursos humanos.

Determination of lipophilic and hydrophilic antioxidants in Solanum Lycopersicum L. tomato from Gordal variety by LL-USAE combined with UHPLC-PDA/FLR

Tomato (Lycopersicon esculentum L.) is one of the main constituents of the Mediterranean diet. Its consumption has been proposed to reduce the risk of cardiovascular diseases and certain types of cancer. It is therefore one of the most popular and extensively consumed vegetable crop worldwide. To gain insights on the potential of Lycopersicon esculentum L. as bioactive food, two analytical methodologies were developed to determine the levels of the lipophilic -tocopherol, α-tocopherol, β-carotene, lycopene; and hydrophilic antioxidants ascorbic acid. The quantification of total carotenoids (β-carotene and lycopene) was assessed through a liquid–liquid ultrasound assisted extraction (LL-USAE) in combination with ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis), according to method of mean, for total carotenoids (λmáx = 450 nm. The ultra-high performance liquid chromatographic using both photodiode array and fluorescence detection (UHPLC-PDA/FLR), allows the identification and quantification of the target lipophilic and hydrophilic antioxidants. This methodology UHPLC-PDA/FLR is fast, simple and revealed a high sensitivity for the compounds under study. The limits of detection (LODs) and quantification (LOQs) obtained were much lower (about 10 times) than the reported in literature. The method LL-USAE/UV-Vis was validated and applied to different tomato foodstuffs. The results reveal a small increase of carotenoids content during maturation, reaching the maximum level when ripe. These results complement those obtained by the ORAC and TBARS assays that show an increase of antioxidant capacity during maturation. The LODs ans LOQs obtained were also about 10 times lower than reported in literature. The carotenoid content was also evaluated by LL-USAE/UV-Vis in different tomatoes varieties. Regional variety present the high carotenoid level, followed by campari and gordal, and at last grape. This methodology was also applied to different processed food samples containing tomatoes derivatives. Highest carotenoids content were obtained in concentrated tomato foodstuffs.

Technologies that motivates healthy toothbrushing: practices through social translucence

Fifty percent of the European Union’s population suffers from an oral disease. Studies have repeatedly shown that while acquiring healthy toothbrushing practices early on in one’s life is of significance, children and adults often fail to adhere to those. In this thesis we attempt to design and prototype interactive technologies that motivate healthy tooth brushing habits on individuals. Rather than focusing on the technologies’ persuasive power over individuals, we tap on the social mechanisms employed by families. In this sense, we think of these technologies as social translucent rather than persuasive, whose goal is to raise awareness within the family on each other’s habits and that aim at leveraging families’ existing social mechanisms for behavior change, rather than replacing them. More specifically, we aim to gain insights with respect to the following questions: a) What are the drivers and barriers towards adhering to healthy tooth brushing behaviors? b) Can we effectively measure toothbrushing behaviors? c) How can technologies leverage family communication practices in motivating proper toothbrushing behaviors? First, we present two studies about children and adults’ tooth brushing behaviors and how these are influenced by social interactions within the family. Secondly, we present the design and prototyping of two systems that sense toothbrushing practices and provide feedback, using the Social Translucence Framework as a design lens. We conclude with an overview of lessons learnt from the prototyping of these systems supported by an analysis of the strengths and pitfalls of the developed technologies.

Sistema de transmissão de dados de uma aplicação remota

O principal objetivo deste projeto foi propor um sistema de aquisição de dados de uma aplicação remota. Existem diversas aplicações que requerem a recolha de informação remota, sendo, para isso, necessário estabelecer um sistema de comunicação dedicado. Este trabalho procurou encontrar as melhores soluções para o problema em causa, testando e avaliado um sistema de comunicação. Para testar o sistema foi desenvolvido um protótipo de monotorização de parâmetros ambientais, que mede periodicamente os valores de temperatura, humidade, luminosidade e pressão atmosférica. A comunicação entre sensores foi realizada com recurso a rádios XBee com protocolo Zigbee. Foi, também, desenvolvido um nó de coordenação que tem como objetivo principal gerir e manter todo o sistema de aquisição de dados. Este protótipo recebe, valida e armazena num cartão SD todos os dados provenientes do nó sensor e periodicamente envia os dados para um servidor com acesso a internet. A aquisição de dados em aplicações remotas, normalmente, é efetuada em zonas de ausência de energia elétrica. Então, tendo em consideração a capacidade reduzida dos sistemas de armazenamento de energia, foram desenvolvidos sistemas de alimentação através de energia solar, focando-se no mínimo de consumo possível. Para a comunicação de longa distância foi implementado e testado um sistema de feixes hertzianos. Estudou-se a propagação, utilizando a banda isenta de licença dos 2,4 GHz. Projetou-se uma ligação entre dois pontos e procedeu-se à validação das áreas de cobertura, a qual requer a estimação do sinal nos pontos de interesse. Verificou-se as zonas de interferência e as zonas onde o sinal é fraco ou está no seu limite. O desenvolvimento deste sistema de comunicação foi fundamentado com a análise e avaliação dos modelos de propagação, juntamente com o software criado em plataforma Matlab. Finalmente foram apresentadas as conclusões e algumas sugestões de trabalhos futuros.

Breadcrumbs: location and context aware mobile platform for story sharing

With the current proliferation of sensor equipped mobile devices such as smartphones and tablets, location aware services are expanding beyond the mere efficiency and work related needs of users, evolving in order to incorporate fun, culture and the social life of users. Today people on the move have more and more connectivity and are expected to be able to communicate with their usual and familiar social networks. That means communications not only with their peers and colleagues, friends and family but also with unknown people that might share their interests, curiosities or happen to use the same social network. Through social networks, location aware blogging, cultural mobile applications relevant information is now available at specific geographical locations and open to feedback and conversations among friends as well as strangers. In fact, nowadays smartphone technologies aloud users to post and retrieve content while on the move, often relating to specific physical landmarks or locations, engaging and being engaged in conversations with strangers as much as their own social network. The use of such technologies and applications while on the move can often lead people to serendipitous discoveries and interactions. Throughout our thesis we are engaging on a two folded investigation: how can we foster and support serendipitous discoveries and what are the best interfaces for it? In fact, to read and write content while on the move is a cognitively intensive task. While the map serves the function of orienting the user, it also absorbs most of the user’s concentration. In order to address this kind of cognitive overload issue with Breadcrumbs we propose a 360 degrees interface that enables the user to find content around them by means of scanning the surrounding space with the mobile device. By using a loose metaphor of a periscope, harnessing the power of the smartphone sensors we designed an interactive interface capable of detecting content around the users and display it in the form of 2 dimensional bubbles which diameter depends on their distance from the users. Users will navigate the space in relation to the content that they are curious about, rather than in relation to the traditional geographical map. Through this model we envisage alleviating a certain cognitive overload generated by having to continuously confront a two dimensional map with the real three dimensional space surrounding the user, but also use the content as a navigational filter. Furthermore this alternative mean of navigating space might bring serendipitous discovery about places that user where not aware of or intending to reach. We hence conclude our thesis with the evaluation of the Breadcrumbs application and the comparison of the 360 degrees interface with a traditional 2 dimensional map displayed on the devise screen. Results from the evaluation are compiled in findings and insights for future use in designing and developing context aware mobile applications.

IP network usage accounting, parte 2: accounting system

O controlo de banda larga é um conceito importante quando lidamos com redes de larga escala. Os ISPs precisam de garantir disponibilidade e qualidade de serviço a todos os clientes, enquanto garantem que a rede como um todo não fica mais lenta. Para garantir isto, é necessário que os ISPs recolham dados de tráfego, analisem-nos e usem-nos para definir a velocidade de banda larga de cada cliente. A NOS Madeira implementou, durante vários anos, um sistema semelhante. No entanto, este sistema encontrava-se obsoleto, sendo necessário construir um novo, totalmente de raíz. Entre as limitações encontrava-se a impossibilidade de alterar os algoritmos de análise de tráfego, fraca integração com os serviços de gestão de rede da NOS Madeira e reduzida escalabilidade e modularidade. O sistema IP Network Usage Accounting é a resposta a estes problemas. Este projeto foca-se no desenvolvimento do subsistema Accounting System, o segundo dos três subsistemas que compõem o sistema IP Network Usage Accounting. Este subsistema, implementado com sucesso e atualmente em produção na NOS Madeira, é responsável por analisar os dados referidos acima e usar os resultados dessa análise para direcionar a disponibilidade de banda larga, de acordo com o uso da rede de cada cliente.