Intelligent supervisory control system for home devices using a cyber physical approach

Although we have many electric devices at home, there are just few systems to evaluate, monitor and control them. Sometimes users go out and leave their electric devices turned on what can cause energy wasting and dangerous situations. Therefore most of the users may want to know the using states of their electrical appliances through their mobile devices in a pervasive way. In this paper, we propose an Intelligent Supervisory Control System to evaluate, monitor and control the use of electric devices in home, from outside. Because of the transferring data to evaluate, monitor and control user's location and state of home (ex. nobody at home) may be opened to attacks leading to dangerous situations. In our model we include a location privacy module and encryption module to provide security to user location and data. Intelligent Supervising Control System gives to the user the ability to manage electricity loads by means of a multi-agent system involving evaluation, monitoring, control and energy resource agents.

Optimal intelligent supervisory control system in cyber-physical intelligence

This paper studies Optimal Intelligent Supervisory Control System (OISCS) model for the design of control systems which can work in the presence of cyber-physical elements with privacy protection. The development of such architecture has the possibility of providing new ways of integrated control into systems where large amounts of fast computation are not easily available, either due to limitations on power, physical size or choice of computing elements.

Operatiivisten järjestelmien integrointi toimintojen ohjaukseen vaneritehtaassa

Työn tavoite oli löytää malli, joka mahdollistaisi kaikkien tilaus- toimitusprosessin operatiivisten järjestelmien integroimisen keskenään siten, että niitä voidaan hyödyntää valmistuksen ohjaukseen. Vaneritehtaissa ei ole keskitettyä tietojärjestelmää, joten tavoiteasetanta edellytti vaneritehtaan tietoverkon rakentamiseen liittyvän ongelmakentän periaatteellista ratkaisua.Koska tilaus- toimitusprosessi, tuotantoa lukuunottamatta, oli kohdeyrityksessä katettu tietojärjestelmillä, loivat nämä jo olemassa olevat järjestelmät reunaehdot ratkaisulle myös tuotannon tietoverkon kehittämisessä. Työssä etsittiin ja kiinnitettiin avaimet, joilla tuote- sekä henkilötieto saadaan identifioitua keskenään integroiduissa järjestelmissä niin, että informaatioketju ei katkea siirryttäessä järjestelmästä toiseen.Työssä ratkaistiin tietoverkon liityntä tuotantolaitteisiin valvomotuotteen avulla. Liittymisratkaisuja esiteltiin neljä. Nämä mallit kattavat suurimman osan vaneritehtaassa eteen tulevista tapauksista. Näiden lisäksi päädyttiin suosittamaan erään mekaanisen metsäteollisuuden laitetoimittajan luomaa tiedonkeruu- ja tuotannonsuunnitteluohjelmistoa, joka valmiina ratkaisuna edesauttaa tietoverkon nopeaa implementointia.

Control and optimization of an SBR for nitrogen removal: from model calibration to plant operation

En aquesta tesis s'ha desenvolupat un sistema de control capaç d'optimitzar el funcionament dels Reactors Discontinus Seqüencials dins el camp de l'eliminació de matèria orgànica i nitrogen de les aigües residuals. El sistema de control permet ajustar en línia la durada de les etapes de reacció a partir de mesures directes o indirectes de sondes. En una primera etapa de la tesis s'ha estudiat la calibració de models matemàtics que permeten realitzar fàcilment provatures de diferents estratègies de control. A partir de l'anàlisis de dades històriques s'han plantejat diferents opcions per controlar l'SBR i les més convenients s'han provat mitjançant simulació. Després d'assegurar l'èxit de l'estratègia de control mitjançant simulacions s'ha implementat en una planta semi-industrial. Finalment es planteja l'estructura d'uns sistema supervisor encarregat de controlar el funcionament de l'SBR no només a nivell de fases sinó també a nivell cicle.

Design, implementation and testing of an intelligent knowledge-based system for the supervisory control of a hot rolling mill

This paper describes the design, implementation and testing of an intelligent knowledge-based supervisory control (IKBSC) system for a hot rolling mill process. A novel architecture is used to integrate an expert system with an existing supervisory control system and a new optimization methodology for scheduling the soaking pits in which the material is heated prior to rolling. The resulting IKBSC system was applied to an aluminium hot rolling mill process to improve the shape quality of low-gauge plate and to optimise the use of the soaking pits to reduce energy consumption. The results from the trials demonstrate the advantages to be gained from the IKBSC system that integrates knowledge contained within data, plant and human resources with existing model-based systems. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A set of linear equations to calculate the steady-state operation of an electrical distribution system

In this paper, the calculation of the steady-state operation of a radial/meshed electrical distribution system (EDS) through solving a system of linear equations (non-iterative load flow) is presented. The constant power type demand of the EDS is modeled through linear approximations in terms of real and imaginary parts of the voltage taking into account the typical operating conditions of the EDS's. To illustrate the use of the proposed set of linear equations, a linear model for the optimal power flow with distributed generator is presented. Results using some test and real systems show the excellent performance of the proposed methodology when is compared with conventional methods. © 2011 IEEE.

Specification of Supervisory Control Systems for Ventricular Assist Devices

One of the most important recent improvements in cardiology is the use of ventricular assist devices (VADs) to help patients with severe heart diseases, especially when they are indicated to heart transplantation. The Institute Dante Pazzanese of Cardiology has been developing an implantable centrifugal blood pump that will be able to help a sick human heart to keep blood flow and pressure at physiological levels. This device will be used as a totally or partially implantable VAD. Therefore, an improvement on device performance is important for the betterment of the level of interaction with patient`s behavior or conditions. But some failures may occur if the device`s pumping control does not follow the changes in patient`s behavior or conditions. The VAD control system must consider tolerance to faults and have a dynamic adaptation according to patient`s cardiovascular system changes, and also must attend to changes in patient conditions, behavior, or comportments. This work proposes an application of the mechatronic approach to this class of devices based on advanced techniques for control, instrumentation, and automation to define a method for developing a hierarchical supervisory control system that is able to perform VAD control dynamically, automatically, and securely. For this methodology, we used concepts based on Bayesian network for patients` diagnoses, Petri nets to generate a VAD control algorithm, and Safety Instrumented Systems to ensure VAD system security. Applying these concepts, a VAD control system is being built for method effectiveness confirmation.

DAI-DEPUR: an integrated and distributed architecture for wastewater treatment plants supervision

The activated sludge process - the main biological technology usually applied towastewater treatment plants (WWTP) - directly depends on live beings (microorganisms), and therefore on unforeseen changes produced by them. It could be possible to get a good plant operation if the supervisory control system is able to react to the changes and deviations in the system and can take thenecessary actions to restore the system’s performance. These decisions are oftenbased both on physical, chemical, microbiological principles (suitable to bemodelled by conventional control algorithms) and on some knowledge (suitable to be modelled by knowledge-based systems). But one of the key problems in knowledge-based control systems design is the development of an architecture able to manage efficiently the different elements of the process (integrated architecture), to learn from previous cases (spec@c experimental knowledge) and to acquire the domain knowledge (general expert knowledge). These problems increase when the process belongs to an ill-structured domain and is composed of several complex operational units. Therefore, an integrated and distributed AIarchitecture seems to be a good choice. This paper proposes an integrated and distributed supervisory multi-level architecture for the supervision of WWTP, that overcomes some of the main troubles of classical control techniques and those of knowledge-based systems applied to real world systems

DAI-DEPUR: an integrated and distributed architecture for wastewater treatment plants supervision

The activated sludge process - the main biological technology usually applied to wastewater treatment plants (WWTP) - directly depends on live beings (microorganisms), and therefore on unforeseen changes produced by them. It could be possible to get a good plant operation if the supervisory control system is able to react to the changes and deviations in the system and can take the necessary actions to restore the system’s performance. These decisions are often based both on physical, chemical, microbiological principles (suitable to be modelled by conventional control algorithms) and on some knowledge (suitable to be modelled by knowledge-based systems). But one of the key problems in knowledge-based control systems design is the development of an architecture able to manage efficiently the different elements of the process (integrated architecture), to learn from previous cases (spec@c experimental knowledge) and to acquire the domain knowledge (general expert knowledge). These problems increase when the process belongs to an ill-structured domain and is composed of several complex operational units. Therefore, an integrated and distributed AI architecture seems to be a good choice. This paper proposes an integrated and distributed supervisory multi-level architecture for the supervision of WWTP, that overcomes some of the main troubles of classical control techniques and those of knowledge-based systems applied to real world systems

Design of high fidelity building energy monitoring system

Building energy meter network, based on per-appliance monitoring system, willbe an important part of the Advanced Metering Infrastructure. Two key issues exist for designing such networks. One is the network structure to be used. The other is the implementation of the network structure on a large amount of small low power devices, and the maintenance of high quality communication when the devices have electric connection with high voltage AC line. The recent advancement of low-power wireless communication makes itself the right candidate for house and building energy network. Among all kinds of wireless solutions, the low speed but highly reliable 802.15.4 radio has been chosen in this design. While many network-layer solutions have been provided on top of 802.15.4, an IPv6 based method is used in this design. 6LOWPAN is the particular protocol which adapts IP on low power personal network radio. In order to extend the network into building area without, a specific network layer routing mechanism-RPL, is included in this design. The fundamental unit of the building energy monitoring system is a smart wall plug. It is consisted of an electricity energy meter, a RF communication module and a low power CPU. The real challenge for designing such a device is its network firmware. In this design, IPv6 is implemented through Contiki operation system. Customize hardware driver and meter application program have been developed on top of the Contiki OS. Some experiments have been done, in order to prove the network ability of this system.

Abordagem ao risco de crédito no âmbito do acordo de Basileia III em Portugal

Dissertação para a obtenção do Grau de Mestre em Contabilidade e Finanças Orientador: Mestre Adalmiro Álvaro Malheiro de Castro Andrade Pereira

Standard commercial education robotic platform: intermediate solution to teaching robotics

Teaching robotics to students at the beginning of their studies has become a huge challenge. Simulation environments can be an effective solution to that challenge where students can interact with simulated robots and have the first contact with robotic constraints. From our previous experience with simulation environments it was possible to observe that students with lower background knowledge in robotics where able to deal with a limited number of constraints, implement a simulated robotic platform and study several sensors. The question is: after this first phase what should be the best approach? Should the student start developing their own hardware? Hardware development is a very important part of an engineer's education but it can also be a difficult phase that could lead to discouragement and loss of motivation in some students. Considering the previous constraints and first year engineering students’ high abandonment rate it is important to develop teaching strategies to deal with this problem in a feasible way. The solution that we propose is the integration of a low-cost standard robotic platform WowWee Rovio as an intermediate solution between the simulation phase and the stage where the students can develop their own robots. This approach will allow the students to keep working in robotic areas such as: cooperative behaviour, perception, navigation and data fusion. The propose approach proved to be a motivation step not only for the students but also for the teachers. Students and teachers were able to reach an agreement between the level of demand imposed by the teachers and satisfaction/motivation of the students.

Toimintajärjestelmän rakentaminen laatu-, ympäristö- sekä työterveys- ja työturvallisuusstandardien vaatimusten mukaisesti

Diplomityön kohdeyritys on Lassila & Tikanoja Oyj:n (L&T) Vantaan jätehuolto -yksikkö.Yrityksen yhtenäiset toimintatavat ovat edellytyksenä toiminnan tehostamiselle,jatkuvalle kehittämiselle ja hallitulle laajentumiselle. Yrityksen toimintajärjestelmä (johtamisjärjestelmä) muodostuu laadun (ISO 9001), ympäristön (ISO 14001) sekä työterveyden ja työturvallisuuden (OHSAS 18001) hallintajärjestelmistä. Integroitu toimintajärjestelmä muodostaa yritykselle tehokkaan ja kokonaisvaltaisen kehittämisen työvälineen.Diplomityön tavoitteena on luoda teoreettinen perusta L&T:n Vantaan jätehuolto -yksikön sertifiointi -projektille. Diplomityön teoriasisältö muodostuu seuraavien asiakokonaisuuksien käsittelystä: kohdeyrityksen liiketoiminta-alan tunnuspiirteet, standardien sisältövaatimukset, toimintajärjestelmä yrityksen johtamisvälineenä sekä suorituskyvyn mittaaminen ja analysointi. Diplomityö kokoaa selkeät esitiedolliset lähtökohdat yksikön sertifiointi -projektille.Diplomityön muodostama teoreettinen perusta saavuttaa varsin onnistuneesti sille asetetut tavoitteet. Diplomityön määrittelemien lähtökohtien pohjalta rakentui yksikön varsinainen toimintajärjestelmä. Diplomityö tulee toimimaanhyvänä tukimateriaalina työn kohdeyritykselle jatkossakin; työstä on helppo tarkastaa ja kerrata toimintajärjestelmään liittyviä asiakokonaisuuksia.

Toimintojärjestelmän rakentaminen. Laatu- ja ympäristöjärjestelmän rakentaminen kuljetusyritykselle ja sen tytäryhtiöille

Tämän työn tavoitteena oli helpottaa kuljetusyrityksiä toimintajärjestelmän rakentamisessa. Yrityksen toiminnan jatkuva parantaminen ja kehitystyö tehtiin huomioiden sekä talous- että ympäristötekijät. Työssä perehdyttiin laatu- ja ympäristökäsitteiden kirjallisuuteen ja niitä koskeviin lakeihin. Malli pohjautuu ISO 9001 ja ISO 14001 standardeihin. Malli toimintajärjestelmän rakentamiseksi on suunniteltu yleisohjeeksi erilaisille ja erikokoisille kuljetusyrityksille. Ei ole olemassa vain yhtä oikeaa tapaa rakentaa toimintajärjestelmä, vaan jokainen yritys rakentaa oman järjestelmän yrityksen toimintaympäristöstä ja kulttuurista riippuen. Yrityksen johdon täydellinen sitoutuminen järjestelmän rakentamiseen on ehdoton edellytys työyhteisön jäsenten sitoutumiselle uuteen toimintamalliin. Järjestelmään sisältyvät yrityksen taustatiedot ja toiminta-ajatus sekä laatu- ja ympäristöpolitiikka. Oleelliset prosessit on myös kuvattava sekä ympäristöasiat suunniteltava. Lisäksi yritysten organisaatiot on kuvattava sekä johdon katselmukset, resurssit, auditoinnit, mittaaminen, poikkeamien hallinta että jatkuva parantaminen on selvitettävä. Järjestelmän rakentamisen jälkeen suurimman haasteen muodostaa henkilöstön asenteiden ja toimintatavan muuttaminen kouluttamisen avulla. Koulutuksessa täytyy huomioida kaikki yrityksen henkilöstöryhmät. Sekä sisäisillä että ulkoisilla auditoinneilla valvotaan jatkuvaa toiminnan oikeellisuutta. Kilpailukykyyn vaikuttava järjestelmän sertifioinnin määräaikaisuus asettaa henkilöstölle motivaation jatkuvaan parantamiseen ja toiminnan kehittämiseen.

Toimintajärjestelmän hallintaohjelmiston suunnittelu ja toteutus yritysverkostojen käyttöön

Tässä diplomityössä kuvataan sähköisen toimintajärjestelmän hallintaohjelmiston toteuttaminen yritysverkostojen käyttöön. Jokainen toimintajärjestelmän osa on kuvattu erikseen ja sitä vastaamaan on toteutettu oma osio, joka vastaa nykyisten standardien ja spesifikaatioiden vaatimuksiin. Tämän työn standardit ja spesifikaatiot ovat ISO 9001:2000 (laatustandardi), ISO 14001 (ympäristöstandardi) ja OHSAS 18001 (turvallisuusjärjestelmäspesifikaatio). Hallintaohjelmistolla pystytään ylläpitämään toimintajärjestelmän perusosat, joita ovat prosessikuvaukset, asiakirjat, raportit ja mittarit. Ohjelma toteutetaan servlet-tekniikalla web-ympäristöön. Tietokantaratkaisuna käytetään SQL:ää, joka sopii hyvin yhteen Javan kanssa. Käyttöliittymänä on selain, mikä osaltaan helpottaa käyttöönottoa yrityksissä, koska erillisiä asennuksia käyttäjien koneisiin ei tarvita. Ohjelma on tarkoitettu asennettavaksi yrityksen sisäverkkoon.