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.

Desenvolvimento de sistemas embarcados para redes de sensores e atuadores sem fio aplicadas em unidades de elevação de petróleo do tipo Plunger-Lift

The Wireless Sensor Networks (WSN) methods applied to the lifting of oil present as an area with growing demand technical and scientific in view of the optimizations that can be carried forward with existing processes. This dissertation has as main objective to present the development of embedded systems dedicated to a wireless sensor network based on IEEE 802.15.4, which applies the ZigBee protocol, between sensors, actuators and the PLC (Programmable Logic Controller), aiming to solve the present problems in the deployment and maintenance of the physical communication of current elevation oil units based on the method Plunger-Lift. Embedded systems developed for this application will be responsible for acquiring information from sensors and control actuators of the devices present at the well, and also, using the Modbus protocol to make this network becomes transparent to the PLC responsible for controlling the production and delivery information for supervisory SISAL

Utilização de sistemas dedicados a protocolos de rede aplicados à eficiência energética da iluminação pública

The public illumination system of Natal/RN city presents some recurring problems in the aspect of monitoring, since currently is not possible to detect in real time the light bulbs which are on throughout the day, or those which are off or burned out, at night. These factors depreciate the efficiency of the services provided, as well as, the use of energetic resources, because there is energetic waste and, consequently, financial resources that could be applied at the own public system illumination. The purpose of the work is create a prototype in substitution to the currently photoelectric relays used at public illumination, that have the same function, as well others: turn on or off the light bulbs remotely (control flexibility by the use of specifics algorithms supervisory), checking the light bulbs status (on or off) and wireless communication with the system through the ZigBee® protocol. The development steps of this product and the tests carried out are related as a way to validate and justify its use at the public illumination

Controle fuzzy espacialmente diferenciado para um sistema de irrigação

Traditional irrigation projects do not locally determine the water availability in the soil. Then, irregular irrigation cycles may occur: some with insufficient amount that leads to water deficit, other with excessive watering that causes lack of oxygen in plants. Due to the nonlinear nature of this problem and the multivariable context of irrigation processes, fuzzy logic is suggested to replace commercial ON-OFF irrigation system with predefined timing. Other limitation of commercial solutions is that irrigation processes either consider the different watering needs throughout plant growth cycles or the climate changes. In order to fulfill location based agricultural needs, it is indicated to monitor environmental data using wireless sensors connected to an intelligent control system. This is more evident in applications as precision agriculture. This work presents the theoretical and experimental development of a fuzzy system to implement a spatially differentiated control of an irrigation system, based on soil moisture measurement with wireless sensor nodes. The control system architecture is modular: a fuzzy supervisor determines the soil moisture set point of each sensor node area (according to the soil-plant set) and another fuzzy system, embedded in the sensor node, does the local control and actuates in the irrigation system. The fuzzy control system was simulated with SIMULINK® programming tool and was experimentally built embedded in mobile device SunSPOTTM operating in ZigBee. Controller models were designed and evaluated in different combinations of input variables and inference rules base

Estudo e especificação de um sistema de instrumentação para unidades de elevação de petróleo utilizando tecnologia sem fio

Wireless sensor networks are reality nowadays. The growing necessity of connectivity between existing industrial plant equipments pushes the research and development of several technologies. The IEEE 802.15.4 LR-WPAN comes as a low-cost and powersaving viable solution, which are important concerns while making decisions on remote sensoring projects. This study intends to propose a wireless communication system which makes possible the monitoring of analogic and/or digital variables (i. e., the pressure studied) involved on the artificial methods for oil and gas lifting. The main issues are: To develop a software based on SMAC Standard in order to create a wireless network to monitoring analogic and/or digital variables; To evaluate the communication link based on the number of lost packets tested in different environments (indoor and outdoor) and To propose an instrumentation system consisting of wireless devices

IEEE 1451-based multi-interface module (I2M) for industrial processes automation

This paper describes the implementation of a multi-interface module (I2M) for automation of industrial processes, based on the IEEE1451 standard. Process automation with I2M can communicate through either wires or using wireless communication, without any hardware or software changes. We used FPGA resources to implement the I2M functions FPGA, with a NIOS II processor and ZigBee communication system (IEEE802.15), as well as RS232 serial standard. Part of the project was done in the SOPC Builder environment, which gave the designer flexibility and speed to implement the NIOS II-based microprocessor system. To test the I2M implementation, a didactic Industrial Hydraulic Module (MHI-01) was used to simulate two industrial processes to be controlled by the system proposed.

Network node with wireless and wired interfaces: Nios II processor and uClinux to development of a NCAP embedded (IEEE 1451.1) with two interfaces, wireless (IEEE 1451.5) and wired (IEEE p1451.2)

This paper presents a NCAP embedded on DE2 kit with Nios II processor and uClinux to development of a network gateway with two interfaces, wireless (ZigBee) and wired (RS232) based on IEEE 1451. Both the communications, wireless and wired, were developed to be point-to-point and working with the same protocols, based on IEEE 1451.0-2007. The tests were made using a microcomputer, which through of browser was possible access the web page stored in the DE2 kit and send commands of control and monitoring to both TIMs (WTIM and STIM). The system describes a different form of development of the NCAP node to be applied in different environments with wired or wireless in the same node. © 2011 IEEE.

NCAP embedded using structured programming

This paper presents a network node embedded based on IEEE 1451 standard developed using structured programming to access the transducers in the WTIM. The NCAP was developed using Nios II processor and uClinux, a embedded operating system developed to features restricted hardware. Both hardware and software have dynamics features and they can be configured based in the application features. Based in this features, the NCAP was developed using the minimum components of hardware and software to that being implemented in remote environment like central point of data request. Many NCAP works are implemented with an object oriented structure. This is different from the surrounding implementations. In this project the NCAP was developed using structured programming. The tests of the NCAP were made using a ZigBee interface between NCAP and WTIM and the system demonstrated in areas of difficult access for long period of time due to need for low power consumption. © 2012 IEEE.

Desenvolvimento de um sistema de medição de baixo custo para a monitoração de alimentadores aéreos de distribuição de energia elétrica da classe 15 KV

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Desenvolvimento de um nó de rede com diferentes interfaces de acordo com o padrão IEEE 1451 utilizando o processador nios II e o sistema operacional embarcado uclinux

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Desenvolvimento, implementação e testes de um sistema de comunicação sem fio heterogêneo para acesso à serviços: aplicações na telemedicina e domótica

Nos últimos de 20 anos, economia e tecnologia evoluíram em muitas direções e em novas áreas. Muitas dessas evoluções criaram oportunidades que estão sendo consideradas na concepção de futuras redes de comunicação. Estas novas possibilidades estão relacionadas à, sobretudo, utilização da internet para o acesso à serviços e englobam: mobilidade; tecnologias de baixo custo; crescimento e empregos (pela Internet participa-se de cada processo de negócios e produção); serviços; educação (oportunidade para as pessoas crescerem e se desenvolverem); entretenimento (mundos virtuais para o lazer, compras e jogos); volume de tráfego maior (texto, voz, imagens, vídeo). Como uma consequência, a Internet se tornou, semelhante a eletricidade ou água, um bem público. Com quase 2 bilhões de usuários (aproximadamente 28% da população mundial), a Internet está se tornando, cada vez mais, uma infraestrutura difusivo oferecendo em qualquer lugar, a qualquer momento conectividade e serviços. Este mundo da Internet atual é o resultado de sucessivas alterações que aconteceram desde o seu surgimento e que tornaram a infraestrutura de comunicação de importância crítica. Em termos de tecnologias de comunicação, os sistemas móveis sem fio têm um lugar especial devido a sua difusão excepcional na última década e que, junto com a Internet, tem permitido o aparecimento de dispositivos inteligentes, a introdução de novos serviços inovadores e exigindo, para tanto, um ambiente que suporte a inovação e criatividade. Porém, os vários padrões de redes para suporte, principalmente, ao acesso de última milha são desvantagens na perspectiva do usuário, pois este tem de se habilitar nessas redes (contratar os serviços) e, não raro, ter terminais específicos para o acesso. A idéia de um padrão único para estas redes não obteve resultados satisfatórios e uma solução aponta para a integração dessas redes para prover acesso único e transparente ao usuário. Esse trabalho, portanto, apresenta uma solução embarcada para integrar padrões de comunicações sem fio heterogênea do tipo IEEE 802.15.4 ZigBee, IEEE 802.20 GSM/GPRS e IEEE 802.2 Wi-Fi. Essa heterogeneidade de tecnologias sem fio permite a um usuário em movimento, através de seu terminal local ou remoto, acessar aplicativos e serviços de forma transparente. A avaliação de desempenho da solução foi realizada utilizando-se dois tipos de serviços: domótica e telemedicina. Os resultados indicaram que a solução proposta consegue integrar e prover os serviços com segurança e confiabilidade.

Projeto e implementação de um nodo sensor para aquisição de sinais de extensômetros em redes de sensores sem fio aplicado ao monitoramento de deformações em estruturas

Esta dissertação tem como objetivo principal propor um nodo (ou nó) sensor sem fio para ser utilizado em redes de sensores sem fio, em sistemas de aquisição de dados de extensômetros. O sistema de aquisição para os extensômetros é baseado na ponte de Wheatstone e de modo a permitir várias configurações de extensômetros. O processamento e a comunicação sem fio é realizada pelo ATmega128RFA1, composto por um microcontrolador e um transceiver Rádio-Frequência com o padrão Zigbee. O nodo foi projetado para garantir confiabilidade na aquisição de dados e ser totalmente controlado remotamente. Entre os parâmetros controláveis estão: o ganho do sinal e a taxa de amostragem. Além disso, o nodo possui recursos para efetuar o equilíbrio da ponte de Wheatstone automaticamente. A escolha de seus componentes, baseou-se em critérios relacionados ao consumo de energia do mesmo e ao custo. Foi concebida uma placa de circuito impresso (PCI) para o nodo, e sobre ela foram realizadas estimativas sobre o consumo de energia e valor agregado do protótipo, com o objetivo de analisar a sua viabilidade. Além do projeto do nodo sensor, o trabalho apresenta a proposta de integração do mesmo em uma rede de sensores sem fio (RSSF), incluindo a sugestão do hardware complementar e desenvolvimentos dos softwares. Para os testes do nodo sensor, foi construido experimentalmente um transdutor de força.

Desenvolvimento de um sistema para monitoramento remoto em centrais de microgeração fotovoltaica

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

MODEL-BASED COMPENSATION FOR BURST MESSAGE LOSS IN WIRELESS NETWORKED CONTROL SYSTEMS: EXPERIMENTAL RESULTS

A recent trend in networked control systems (NCSs) is the use of wireless networks enabling interoperability between existing wired and wireless systems. One of the major challenges in these wireless NCSs (WNCSs) is to overcome the impact of the message loss that degrades the performance and stability of these systems. Moreover, this impact is greater when dealing with burst or successive message losses. This paper discusses and presents the experimental results of a compensation strategy to deal with this burst message loss problem in which a NCS mathematical model runs in parallel with the physical process, providing sensor virtual data in case of packet losses. Running in real-time inside the controller, the mathematical model is updated online with real control signals sent to the actuator, which provides better reliability for the estimated sensor feedback (virtual data) transmitted to the controller each time a message loss occurs. In order to verify the advantages of applying this model-based compensation strategy for burst message losses in WNCSs, the control performance of a motor control system using CAN and ZigBee networks is analyzed. Experimental results led to the conclusion that the developed compensation strategy provided robustness and could maintain the control performance of the WNCS against different message loss scenarios.

Sistema de iluminação inteligente através de redes de sensores wireless

The objective of this project is to collaborate with the society, working on a subject that is directly linked to issues of sustainability and environmental preservation. For this, a survey is being developed in order to make possible the creation of an intelligent mechanism, with the use of wireless solutions for the control of energy consumption in order to meet the needs of quality of life and reduce the average consumption of electrical energy. An intelligent lighting system can be explained simply, as an interconnected network of lamps in order to meet needs such as light intensity, the location of it, the moment will turn on or turn off the lights, among other possibilities. This network of lamps is controlled by algorithms implemented using microcontrollers, which may or may not have changed its characteristics. This can be automatic (pre-programmed by the administrator) or manual (controlled via a remote control, phones, etc.), and will depend upon the manager himself and also the characteristics imposed on the project. However, it is important to note that after the search is complete, decisions will be consistent with the Brazilian reality, ie, this system can only be feasible if it has all the characteristics described above, but with an affordable price so that people can acquire it