Aplicação de sensores virtuais na inferência da temperatura de banho no processo de fabricação de alumínio primário

As indústrias buscam a todo o momento reduzir seus gastos operacionais para aumentar seus lucros e sua competitividade. Uma boa gestão é o fator mais importante, porém uma boa gestão é feita com auxílio de ferramentas que permitam o acesso às informações relevantes para o processo, que tenham bastante influência na tomada de decisões estratégicas, com o menor custo possível. O uso de sensores virtuais tem sido aplicado cada vez mais nas indústrias. Por ser flexível, ele pode ser adaptado a qualquer tipo de medição, promovendo uma redução de custos operacionais sem comprometer, e em alguns casos até melhorar, a qualidade da informação gerada. Como estão totalmente baseados em software, não estão sujeitos a danos físicos como os sensores reais, além de permitirem uma melhor adaptação a ambientes hostis e de difícil acesso. A razão do sucesso destes tipos de sensores é a utilização de técnicas de inteligência computacional, as quais têm sido usadas na modelagem de vários processos não lineares altamente complexos. Atualmente, muitas indústrias já utilizam com sucesso os sensores virtuais, e este trabalho explora a sua utilização, em conjunto com as Redes Neurais Artificiais, em um processo químico em uma importante indústria de alumínio brasileira cujo controle é muito difícil pois é muito difícil extrair medidas da planta dada sua natureza corrosiva e cujas medições exigem certo custo operacional além de estarem sujeitas a ruídos. A aplicação dos sensores virtuais poderá reduzir os intervalos de medições bem como os custos operacionais. Ao longo deste trabalho será apresentada a metodologia de como projetar o sensor virtual utilizando o processo químico como estudo de caso, seguindo a literatura recomendada.

Financiamento e educação profissional: análise do Programa Brasil Profissionalizado no estado do Pará

Este estudo teve por objetivo analisar as implicações do Programa Brasil Profissionalizado no financiamento da educação profissional da rede estadual de ensino do Pará. O Brasil Profissionalizado é um programa de assistência técnica e financeira, instituído pelo MEC durante o segundo mandato do Governo Lula (2007-2010), visando expandir a educação profissional oferecida pelas redes públicas estaduais de ensino no país, tendo como foco a implementação do ensino médio integrado à educação profissional. A pesquisa foi precedida por uma revisão bibliográfica acerca da política de financiamento da educação, das políticas de educação profissional no Brasil e das estratégias do Governo Federal em efetivá-las por meio do financiamento de programas de cooperação técnica e financeira. Em seguida, a pesquisa envolveu a análise documental da legislação (decretos e resoluções) que instituiu e regulamentou o Programa Brasil Profissionalizado do MEC/FNDE e de documentos elaborados pela SEDUC/PA relacionados ao planejamento e monitoramento do Programa na rede estadual de ensino. A coleta de dados foi complementada com a realização de entrevistas semiestruturadas dirigidas à coordenação do Programa Brasil Profissionalizado no MEC e na COEP/SEDUC para avaliar o processo de implementação e financiamento do Programa e suas implicações no estado. O estudo identificou uma recorrente disputa, entre as instâncias públicas e o setor privado, pelo fundo público para financiar a educação profissional, pois não há uma definição legal e constitucional de destinação de recursos para a oferta pública do ensino profissional. As estratégias de financiamento das políticas de educação profissional são realizadas por meio de programas de governos que se efetivam de forma fragmentada e desarticulada em vários Ministérios do Governo Federal, destacando-se a falta de organização em torno dos recursos disponibilizados e a pouca coordenação entre projetos e ações destinados à formação profissional. O estudo realizado mostrou fragilidades na constituição de programas de financiamento da educação profissional que podem revelar os limites do Programa Brasil Profissionalizado por se trata de mais um Programa e não de uma política de financiamento. Os dados revelaram que a implementação do Programa no estado trouxe importantes contribuições para a consolidação da rede estadual de educação profissional, verificadas na elaboração de um planejamento da gestão da educação profissional, na expansão da rede estadual, no crescimento da oferta de vagas e cursos e na elevação das matrículas, sobretudo, no ensino médio integrado. Contudo, a formação de professores e a manutenção das escolas é responsabilidade do Estado e, portanto, se inscreve na pauta dessa discussão, a luta pela garantia de fontes de financiamento para a continuidade das políticas de educação profissional no setor público que garantam uma oferta de ensino com qualidade.

Infra-estrutura de esgoto sanitário no município de Belém: cobrança por serviços de esgotamento sanitário nas bacias hidrográficas do Reduto e do Una

A remuneração dos serviços de esgotamento sanitário no Brasil é feita geralmente através de tarifas calculadas proporcionalmente ao consumo de água, e empregada para a realização de serviços de operação e manutenção da coleta e tratamento dos esgotos sanitários, e também como fonte de recursos para provisão dessa importante infra-estrutura. O percentual varia de concessionária e corresponde ao volume de esgoto gerado após o consumo de água. Com esse critério de cobrança as concessionárias de saneamento têm demonstrado de forma indireta, o grau de utilização diferenciada que cada usuário faz do sistema de esgoto, porém também tem levantado questionamentos se o valor cobrado na tarifa de esgoto, com base num percentual do consumo de água, corresponde realmente à contribuição efetiva de esgoto às redes coletoras. Por outro lado, não se tem conhecimento de quais fatores interferem na cobrança por serviços de esgotamento sanitário e de como os diferentes percentuais adotados representam efetivamente a contribuição de esgoto à rede coletora, o que levou ao questionamento sobre sua legitimidade, já que nem toda água consumida retorna ao meio ambiente na forma de esgoto. O estudo realizado nesta dissertação tem como objetivo identificar quais os fatores e de que forma podem interferir na cobrança pela utilização de serviços de esgotamento sanitário. Foram adotados indicadores urbanísticos, técnicos e ambientais relacionados ao sistema de cobrança pelos serviços de esgotamento sanitário nas bacias do Reduto e do Una em Belém. Para analisar tais fatores, foram utilizados dados obtidos sobre a estrutura tarifária da concessionária estadual de saneamento, referentes ao serviço de esgoto, associados a índices urbanísticos adotados pelo planejamento urbano em Belém. Os resultados sustentaram a influência dos fatores identificados neste estudo na forma de cobrança por serviços de esgotamento, relacionados à contribuição de esgoto, a existência de sistema de tratamento e a cobrança pelo uso da água, não sustentando totalmente enquanto relacionados ao uso e ocupação do solo.

Aspectos de avaliação de desempenho em redes ponto a ponto e ponto multiponto baseados em modelagem Markoviana e medições

Esta tese apresenta uma metodologia para avaliação de desempenho de redes de acesso banda larga. A avaliação de desempenho de redes é uma forma de identificar e analisar como determinadas características tais como diferentes tipos de tráfego ou formas de utilização, por exemplo, podem influenciar no comportamento da rede em foco, podendo assim prever como tal rede se comportará frente a situações futuras. A metodologia apresentada é composta de duas abordagens: uma abordagem baseada em medições e outra baseada em modelagem via processos Markovianos. As redes analisadas englobam os dois tipos básicos de arquitetura de acesso: redes ADSL2+ (linha digital do assinante assimétrica 2+ – Asymmetric Digital Subscriber Line 2+), as quais são redes cabeadas que utilizam cabos metálicos de pares trançados; redes FBWN (rede sem fio banda larga fixa – Fixed Broadband Wireless Network), as quais são redes sem fio (wireless) baseadas no padrão IEEE 802.16. A abordagem de medições é focada na forma como a rede analisada se comporta frente a três situações: transmissão de um tráfego genérico; impacto de ruídos não-estacionários no sistema; e uso da rede como meio de transmissão de tráfego multimídia em tempo real. A abordagem de modelagem, por sua vez, ´e baseada em prever o comportamento das redes analisadas utilizando uma formulação matemática fundamentada em processos Markovianos. Os resultados apresentados indicam a viabilidade de aplicação desta metodologia como forma de avaliação de desempenho. Os resultados ainda tornam possível a extensão desta metodologia a outros tipos de redes de acesso banda larga, tais como: redes de fibras ópticas, redes de enlaces de microondas, redes VDSL/VDSL2 (linha digital do assinante de alta taxa de dados – Very-high-data-rate DSL), etc.

Estratégias baseadas em análise multicritério para seleção de tecnologia de acesso de primeira milha em padrão ISDB-T

Esta Tese propõe o desenvolvimento de uma estratégia de planejamento que combina: caracterização de carga de uma aplicação típica de TV Digital, extração de vetor peso por meio de redes de crença e tomada de decisão multicriterio a partir da aplicação de métodos analíticos (TOPSIS e ELECTRE III), para fornecer suporte a decisão junto a provedores de serviços, objetivando-se permitir optar-se por uma tecnologia para canal de retorno (ADSL2+, PLC, WiMAX e 3G), considerando a carga típica de um cenário de TV Digital interativo, padrão ISDB-T. A estratégia proposta apresenta cinco etapas, sendo estas: definição dos canais de retorno e das métricas de desempenho, realização de medições das tecnologias de acesso em cenários reais, simulação dos dados em ambientes simulados, aplicação de técnicas de correlação de dados para geração do vetor peso e aplicação de métodos analíticos de tomada de decisão para escolha da melhor tecnologia a ser implantada em determinado cenário. Como resultado principal se obteve um modelo genérico e flexível que foi validado através de um estudo de caso que ordenou a preferência das tecnologias avaliadas.

Controle de qualidade para 3D-vídeo streaming em redes em malha sem fio

Redes em Malha sem Fio ( do inglês Wireless Mesh Networks - WMNs) são previstas serem uma das mais importantes tecnologias sem fio no que se refere ao fornecimento do acesso de última milha em redes multimídia futuras. Elas vão permitir que milhares de usuários fixos e móveis acessem, produzam e compartilhem conteúdo multimídia de forma onipresente. Neste contexto, vídeo 3D está previsto atrair mais e mais o mercado multimídia com a perspectiva de reforçar as aplicações (vídeos de vigilância, controle demissões críticas, entretenimento, etc). No entanto, o desafio de lidar com a largura de banda optante, escassez de recursos e taxas de erros variantes com o tempo destas redes, ilustra a necessidade da transmissão de vídeos 3D mais resistentes a erros. Dessa forma, alternativas como abordagens de Correção Antecipada de Erros (FEC) se tornam necessárias para fornecer a distribuição de aplicações de vídeo para usuários sem fio com garantia de melhor qualidade de serviço (QoS) e Qualidade de Experiência (QoE). Esta dissertação apresenta um mecanismo baseado em FEC com Proteção Desigual de Erros (UEP) para melhorar a transmissão de vídeo 3D em WMNs, aumentando a satisfação do usuário e permitindo uma melhoria do uso dos recursos sem fio. Os benefícios e impactos do mecanismo proposto serão demonstrados usando simulação e a avaliação será realizada através de métricas de QoE objetivas e subjetivas.

Rede social e papéis de gênero de casais ribeirinhos de uma comunidade amazônica

Este estudo descreve as redes sociais de dois casais de uma comunidade ribeirinha (Rio Araraiana, Município de Ponta de Pedras, Ilha do Marajó/Pará). Os dados foram coletados com um inventário sócio-demográfico, um inventário de rotina e diários de campo e, analisados pelo mapa de rede de Sluzki. Constatou-se que os vínculos dos casais são baseados em alianças de ajuda econômica e de trabalho, companhia para lazer ou atividade religiosa. Verificou-se que as relações são marcadas por padrões de gênero que delimitam os ambientes das atividades cotidianas, definem o status ocupado na família e condicionam a formação de vínculos na rede social.

Relações inter-firmas em Barcarena/PA: um estudo das práticas de inovação e cooperação na rede de fornecedores e subcontratados da IRCC

Este trabalho tem como objetivo apresentar um estudo das relações inter-firmas estabelecidas entre empresas mínero-metalúrgicas localizadas no distrito industrial do município de Barcarena, no estado do Pará, a partir da análise das interações entre uma empresa central e sua rede de fornecedores e subcontratados, que operacionalizam o beneficiamento e a exportação do mineral conhecido como caulim. Segundo as abordagens teóricas que defendem a ocorrência e a disseminação de inovações tecnológicas como base para o desenvolvimento econômico, realizou-se um estudo sobre a forma como os arranjos produtivos são capazes de gerar e manter vantagens competitivas a partir de sistemas de inovação baseados em redes cooperativas integradas por um grupo específico de agentes públicos e privados. Os resultados da pesquisa mostram que, em que pese a existência de inovações nos processos produtivos, em função das exigências técnicas apresentadas por seus contratantes, as empresas subcontratadas, via de regra, não conseguem estabelecer relações de cooperação capazes de promover a disseminação destas inovações, assim como também geralmente não dispõem de recursos gerenciais e tecnológicos capazes de gerar inovações de produtos ou de transformar as inovações de processos em significativos ganhos de produtividade. A ausência de cooperação entre as empresas estende-se aos relacionamentos com os outros agentes, tais como instituições de ensino e pesquisa, de treinamento e capacitação técnica, órgãos de fomento e crédito, associações, cooperativas e sindicatos. Conseqüentemente, a rede de subcontratação desperdiça o potencial de ganhos sinérgicos capazes de elevar os patamares de competitividade local. Abordam-se também as implicações do estudo para a pesquisa, para o desenvolvimento local e para o planejamento e as políticas públicas.

Interação mutualística entre aves frugívoras de sub-bosque e plantas no Parque Ecológico de Gunma, Santa Bárbara do Pará

O consumo de frutos por aves pode representar uma relação mutualística, na qual estas o utilizam como fonte de nutrientes, deixando as sementes intactas. Tais interações podem ser descritas por redes, as quais podem ocorrem ao acaso ou assumem um padrão. O presente estudo objetivou determinar a estruturação da rede na floresta primária e secundária, assim como o nível de aninhamento das interações da assembléia de aves de sub-bosque e espécies de vegetais do Parque Ecológico de Gunma, situado na região Amazônica. Foram realizadas captura de aves com redes ornitológicas para identificação da espécie, coleta e análise das fezes, no período de março a dezembro de 2007. Os dados foram empregados para determinação da conectância, do aninhamento do sistema mutualístico, do índice de importância das espécies e para elaboração da rede de interação. Os resultados obtidos mostraram que o grau de aninhamento na floresta secundária foi maior que na primária e, a rede de interação final do Parque Ecológico de Gunma foi composta por 37 espécies (animais e plantas) interagindo com conectância de 18% e grau de aninhamento de 95%. As aves potencialmente dispersoras de sementes foram representadas por 20 espécies, destacando-se as famílias Pipridae, Tyrannidae, Turdidae e Thraupidae. Dixiphia pipra foi a principal dispersora nas duas fisionomias estudadas, seguido de Lipaugus vociferans na floresta primária e Cyanerpes caerulens na floresta secundária. Dentre os vegetais, 17 espécies fizeram parte da dieta das aves, e Miconia ciliata apresentou o maior índice de importância, pois interagiu com 16 espécies de aves, seguida de Phthirusa micrantha, na floresta primária, e Euterpe oleracea na floresta secundária.

Filogeografia de três espécies de Passeiriformes (Suboscines) na região do Baixo Tocantins - Ilha do Marajó - Pará

A região do Baixo Tocantins - ilha do Marajó é excelente local para se realizar um estudo de integração de dados geológicos e biológicos visando-se a compreensão dos processos de diversificação de espécies. Foram estimados parâmetros de genética populacional e realizadas análises filo genéticas das populações amostradas utilizando-se o gene ND2, relacionando-os com o cenário geológico proposto para a evolução da região. Foram utilizadas inferência bayesiana e máxima verossimilhança para reconstrução de filogenias intraespecíficas, redes de haplótipos e o teste de desvio de neutralidade R2, AMOVA, F _ST e Nm para as análises populacionais, para três espécies de aves Passeriformes: Xiphorhynchus spixii e Glyphorynchs spirurus (Dendrocolaptidae) e Willisornis poecilinotus (Thamnophilidae). As populações de X spixii não apresentaram estruturação geográfica, exibindo altos níveis de fluxo gênico entre elas. A árvore filogenética de G. spirurus apresentou um grupo de haplótipos únicos da ilha do Marajó (1M) e um grupo irmão contendo haplótipos pertencentes às áreas de endemismo Xingu (XI), Belém (BE) e 1M. Essa topologia indica um aparente contato secundário recente na 1M entre uma população isolada e endêmica da própria ilha com populações do continente (XI). A árvore obtida para W poecilinotus apresentou uma topologia semelhante àquela de G. spirurus, indicando que a formação da 1M provavelmente atuou de maneira similar em diferentes espécies, com similares capacidades de dispersão, gerando padrões filogeográficos concordantes. Comparando--se as três espécies, concluímos que X spixii possui maior capacidade de dispersão respondendo de maneira distinta ao mesmo efeito vicariante. Estimativas do relógio molecular para o nó que separa o grupo de haplótipos endêmicos da ilha do Marajó mostram que tanto as populações de G. spirurus, quanto às de W. poecilinotus são muito mais antigas que os eventos que levaram à separação total da 1M em relação ao continente (aproximadamente 10.000 anos AP), com uma idade estimada aproximadamente 747.000 anos AP para G. spirurus e 798.000 anos AP para W. poecilinotus, indicando que outros processos vicariantes anteriores à separação total da Ilha do Marajó poderiam ter separado essas populações endêmicas da ilha.

Extração de conhecimento em forma de regras difusas a partir de mapas auto-organizáveis de Kohonen: aplicação em diagnóstico de faltas incipientes em transformadores

Apesar das diversas vantagens oferecidas pelas redes neurais artificiais (RNAs), algumas limitações ainda impedem sua larga utilização, principalmente em aplicações que necessitem de tomada de decisões essenciais para garantir a segurança em ambientes como, por exemplo, em Sistemas de Energia. Uma das principais limitações das RNAs diz respeito à incapacidade que estas redes apresentam de explicar como chegam a determinadas decisões; explicação esta que seja humanamente compreensível. Desta forma, este trabalho propõe um método para extração de regras a partir do mapa auto-organizável de Kohonen, projetando um sistema de inferência difusa capaz de explicar as decisões/classificação obtidas através do mapa. A metodologia proposta é aplicada ao problema de diagnóstico de faltas incipientes em transformadores, em que se obtém um sistema classificatório eficiente e com capacidade de explicação em relação aos resultados obtidos, o que gera mais confiança aos especialistas da área na hora de tomar decisões.

Um framework para a previsão de cenários com o uso de sistemas híbridos neurogenéticos para compra e venda de energia elétrica no mercado futuro

No contexto da previsão de séries temporais, é grande o interesse em estudos de métodos de previsão de séries temporais que consigam identificar as estruturas e padrões existentes nos dados históricos, possibilitando gerar os próximos padrões da série. A proposta defendida nesta tese é a de desenvolvimento de um framework que utilize ao máximo as potencialidades das técnicas de previsão (redes neurais artificiais) com as técnicas de otimização (algoritmos genéticos) em um sistema híbrido intercomunicativo que aproveite bem as vantagens de cada uma dessas técnicas para a geração de cenários futuros que possam mostrar, além das previsões normais com base nos valores históricos, percursos alternativos das curvas das séries temporais analisadas.

Roteamento multicamada baseado em eficiência energética e qualidade de enlace para redes de sensores sem fio

A pesquisa apresentada nesta dissertação descreve a elaboração de um protocolo de roteamento para aplicações de Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) em cidade inteligentes com forte restrição de energia e alta densidade de nodos. Através do estudo dos principais objetivos da comunicação de dados e do levantamento do estado-da-arte sobre os protocolos de roteamento e tecnologias para RSSF, a proposta contempla requisitos como: vazão de dados, confiabilidade de entrega e eficiência energética. A pesquisa apresenta em detalhes o protocolo AODV (Ad hoc On Demand Distance Vector), bem como sua relevância no contexto de RSSF devido a sua popularidade entre as plataformas de dispositivos comercializados. Além disso, são apresentados protocolos derivados do AODV, e a ausência de uma proposta robusta capaz de contemplar os requisitos levantados. O protocolo REL (Routing by Energy and Link Quality) é o resultado da pesquisa levantada e a proposta de solução para roteamento plano sob demanda baseado em eficiência energética e qualidade de enlace para prover um roteamento escalável, capaz de realizar balanceamento de carga e prolongar o tempo de vida da rede. O protocolo REL foi avaliado através de simulação e tesbed, a fim de garantir validação da proposta em ambiente real de escala reduzida e simulado de alta densidade. Os resultados mostraram que o protocolo REL apresenta considerável melhoria de entrega de dados através da escolha de enlaces confiáveis de transmissão e menos suscetíveis a erro, além de moderado consumo de energia capaz de prolongar o tempo de vida da rede, evitando a saturação prematura de nodos.

Otimização de cobertura, consumo de energia, roteamento e agregação de dados em rede de sensores sem fio utilizando algoritmos genéticos e lógica fuzzy

As Redes de Sensores Sem Fio possuem capacidades limitadas de processamento, armazenamento, comunicação (largura de banda) e fonte de energia, além de possuírem características e requisitos básicos de uma RSSF como: necessidade de se auto-organizar, comunicação com difusão de curto alcance e roteamento com múltiplos saltos. Neste trabalho é proposto uma ferramenta que otimize o posicionamento e os pacotes entregues através do uso de Algoritmo Genético (AG). Para solucionar o problema de roteamento que melhore o consumo de energia e maximize a agregação de dados é proposto a utilização de lógica fuzzy no protocolo de roteamento Ad hoc Ondemand Distance Vector (AODV). Esta customização é intitulada AODV – Fuzzy for Wireless Sensor Networks (AODV-FWSN). Os resultados mostram que a solução proposta é eficiente e consegue prolongar a vida útil da RSSF e melhorar a taxa de entrega de dados quando comparado com soluções similares.

Projeto e implementação em DSP de sistema de comunicação multiportadora baseado no padrão G.fast

As redes de acesso usando cabos de cobre atualmente utilizam bandas de frequência até 30 MHz, especificada no padrão VDSL2. À medida que arquiteturas híbridas de fibra e cobre se tornam mais proeminentes na indústria e academia, torna-se possível utilizar cabos metálicos mais curtos (i.e. até 250 metros) conectando o último ponto de distribuição aos usuários, de modo que frequências mais altas podem ser exploradas para se alcançar taxas de transmissão de dados de 500 Mbps ou mais, como é o caso do padrão G.fast atualmente em desenvolvimento no ITU-T. Nesse trabalho, um simulador no domínio do tempo foi desenvolvido para avaliar a capacidade do sistema G.fast com diferentes tamanhos de extensão cíclica e diferentes topologias de rede especificadas pelo ITU-T. Os resultados das simulações mostram que sistemas G.fast são robustos a bridged taps e capazes de atingir altas taxas de dados para todas as topologias simuladas, provendo suporte à próxima geração de serviços de banda larga. Além disso, esse trabalho descreve o progresso da implementação de um protótipo de modem baseado no padrão G.fast em um ambiente híbrido de DSP multicore e FPGA utilizando kits de avaliação adquiridos pela UFPA. Arquiteturas, protocolos de comunicação e benchmarks são apresentados e avaliados para se chegar à conclusão de que tal protótipo é factível e fornece suporte flexível a várias linhas de pesquisa em banda larga da próxima geração.