OpenDataHub: an open dataset management system

This thesis presents a cloud-based software platform for sharing publicly available scientific datasets. The proposed platform leverages the potential of NoSQL databases and asynchronous IO technologies, such as Node.JS, in order to achieve high performances and flexible solutions. This solution will serve two main groups of users. The dataset providers, which are the researchers responsible for sharing and maintaining datasets, and the dataset users, that are those who desire to access the public data. To the former are given tools to easily publish and maintain large volumes of data, whereas the later are given tools to enable the preview and creation of subsets of the original data through the introduction of filter and aggregation operations. The choice of NoSQL over more traditional RDDMS emerged from and extended benchmark between relational databases (MySQL) and NoSQL (MongoDB) that is also presented in this thesis. The obtained results come to confirm the theoretical guarantees that NoSQL databases are more suitable for the kind of data that our system users will be handling, i. e., non-homogeneous data structures that can grow really fast. It is envisioned that a platform like this can lead the way to a new era of scientific data sharing where researchers are able to easily share and access all kinds of datasets, and even in more advanced scenarios be presented with recommended datasets and already existing research results on top of those recommendations.

Sistema sensor em fibra ótica para deteção de gás

O presente trabalho descreve duas técnicas de deteção de gás baseadas em fibra ótica e apresenta dois sistemas sensores testados em ambiente laboratorial, usando técnicas de processamento de sinal usualmente associadas à espetroscopia de absorção. O estudo inicial do estado da arte dos sensores baseados em fibra ótica para a deteção de gases apresenta soluções com elevada seletividade, sensibilidade e resolução que permitem tempos de resposta curtos e esquemas de multiplexagem versáteis. A técnica de espetroscopia de absorção direta (DAS) permite a deteção de gases de forma simples e com alguma eficácia, mas com uma baixa relação-sinal-ruido. A espetroscopia por modulação de comprimento de onda (WMS) é uma técnica muito eficaz e de elevada sensibilidade para a deteção de gases, dado que a deteção é deslocada para frequências afastadas do ruído base, melhorando significativamente a relação-sinal-ruído. Estas técnicas foram escolhidas para a implementação de dois sistemas optoeletrónicos, totalmente controlados pelas respetivas aplicações em LabVIEW para a deteção e monitorização de amónia (NH3), dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4). O trabalho é finalizado com a caraterização laboratorial dos sistemas e avaliação do desempenho, permitindo a otimização dos sistemas e técnicas implementados. De referir que o trabalho realizado nas instalações da Unidade de Optoeletrónica e Sistemas Eletrónicos (UOSE) do Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores (INESC), Tecnologia e Ciência (TEC), laboratório associado coordenado pelo INESC Porto, permitiu, excelentes condições de trabalho, essenciais para implementar de forma prática os diversos conceitos estudados, bem como testar e caraterizar todos os sistemas desenvolvidos em ambiente laboratorial. O trabalho desenvolvido enquadra-se no âmbito do projeto europeu ECOAL-MGT (Gestão ecológica de pilhas de resíduos de carvão), que será implementado para monitorização remota de parâmetros fundamentais de uma escombreira de carvão em auto-combustão em S.ºPedro da Cova, Portugal.

Recolha de resíduos em duas fracções (secos e húmidos): avaliação custo-benefício

Para reduzir a pegada ecológica global ou regional e contribuir para um desenvolvimento mais sustentável, sistemas mais eficientes de gestão dos resíduos, que proporcionem taxas mais elevadas de reciclagem, são essenciais. Os sistemas de recolha de resíduos sólidos urbanos baseados em apenas duas fracções, numa das quais se recolhem os resíduos orgânicos para compostagem (fracção “Húmidos”) e na outra os resíduos de embalagens para triagem e reciclagem (fracção “Secos”), têm possibilitado, em várias partes do mundo, uma maior participação do público e aumentos substanciais nas taxas de reciclagem. No sentido de avaliar a implementação deste sistema em regiões como a da Madeira, foi desenvolvido o projecto-piloto “Reciclar é Mais Fácil” no Sítio da Fajã do Penedo, Concelho de São Vicente, na Ilha da Madeira (Portugal). O projecto-piloto envolveu 21 famílias possibilitando a reciclagem de 94% de todo o vidro, plástico/metal e papel/cartão produzido, valor substancialmente mais elevado do que o obtido pelo sistema implementado na Região Autónoma da Madeira (21%). No âmbito deste programa foi desenvolvida uma avaliação custo-benefício para a implementação deste sistema no concelho de São Vicente, tendo-se concluído da sua elevada competitividade com o sistema actualmente implementado. O sistema de recolha “Secos e Húmidos” apresentou um custo líquido de 36 euros por tonelada, contra 143 euros no sistema actual, por força dos dividendos obtidos com a reciclagem.