Web GIS to support irrigation management: a prototype for SAGRA network, Alentejo Portugal

Dissertation submitted in partial fulfilment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies

Estudo, Avaliação e Propostas de melhoria para a Climatização do edifício Biorama do Parque Biológico de Vila Nova de Gaia

A eficiência energética e a preocupação com a sustentabilidade têm vindo a ganhar preponderância na sociedade moderna. Este trabalho é uma contribuição para esta tendência onde se pretendeu avaliar e sugerir alterações ao sistema de climatização do edifício Biorama do Parque Biológico de Vila Nova de Gaia (PBG). Procedeu-se em primeiro lugar a uma caracterização física, química e geográfica dos 5 biomas constituintes do Biorama. Para isso, recorreu-se a documentos fornecidos pelo próprio PBG, visitas ao local e registo de medições de alguns parâmetros (temperatura, humidade relativa, qualidade do ar). Posteriormente foi realizado o balanço térmico dos edifícios, de acordo com a legislação em vigor, recorrendo a expressões e conceitos teóricos. Foram determinados valores dos ganhos térmicos de aquecimento de 15811, 10694, 7939, 9233, e 6621 kWh/ano para Floresta tropical, Mesozoico, Dunas, Savana e Deserto, respetivamente. Foram igualmente determinados valores dos ganhos térmicos no verão de 7093, 4798, 3560, 4144 e 2971 kWh na Floresta tropical, no Mesozoico, nas Dunas, na Savana e no Deserto, respetivamente. As cargas térmicas de aquecimento foram 149, 125, 47, 60 e 51 kW na Floresta tropical, no Mesozoico, nas Dunas, na Savana e no Deserto, respetivamente. As cargas térmicas de arrefecimento foram iguais a 59, 57, 47, 35 e 36 kW na Floresta tropical, no Mesozoico, nas Dunas, na Savana e no Deserto, respetivamente. Algumas soluções são avançadas, bem como alternativas comportamentais de modo a corrigir alguns problemas identificados. Uma proposta é a da instalação de painéis solares e acumuladores de calor, com os quais se estima um ganho médio conjunto de 500 W em cada bioma, e representam um investimento de 1050 euros e terão um retorno de 1 ano. Em relação à humidade é sugerido a utilização mais eficaz dos aspersores existentes e a utilização de esponjas, para fazer subir a humidade relativa para valores superiores a 80%. Em sentido inverso, no inverno, propõem-se a utilização de material higroscópico para fazer baixar a humidade relativa em cerca de 5%. Os custos com os suportes e o material higroscópico rondam os 250 €. Por fim, é sugerido a instalação de um aparelho de ar condicionado de 16 000 BTU no corredor de ligação, pois é a única forma de garantir condições de conforto térmico. Esta proposta de arrefecimento com ar condicionado e ainda o recurso a uma cortina de lâminas de plástico, que servem para efetuar uma separação mais eficiente entre ar frio e ar quente, têm um custo aproximado de 350 €. É ainda sugerida a utilização de lonas ou de uma planta trepadeira com um custo por planta de 5€, nas coberturas dos telhados virados a sul, sendo que a zona do corredor deverá ser totalmente coberta, a fim de evitar a exposição solar direta.

Modelação de um Sistema de AVAC, em Software LabVIEW

Na União Europeia, a energia utilizada nos edifícios é responsável por uma grande parte do consumo total, cerca de 40%, de toda a energia produzida, contribuindo em grande escala para as emissões de gases de efeito de estufa, como o CO2. [ADENE, 2014]. A minimização deste consumo, durante o período de ciclo de vida de um edifício, é um grande desafio associado ao ambiente e à economia. Na atualidade assistimos, cada vez mais, ao emergir de novas tecnologias. Faz parte dessa realidade, o crescimento e o desenvolvimento das UTA’s, que surgem como resposta do ser humano pela busca de otimização da sua zona de conforto, da qualidade de ar interior e da eficiência energética. Assim, para que não se sacrifique o conforto térmico, há que conciliar a qualidade de ar interior com a energia dispensada para climatizar os espaços. Para ajudar à minimização de CO2 em conjunto com uma eficiência energética e conforto térmico, traduzindo-se numa melhor qualidade de ar no interior de espaços climatizados, surge o objetivo de implementar uma aplicação através do software LabVIEW para prever uma experiência real. Como solução, recorreu-se a modelos matemáticos que traduzissem os vários balanços térmicos, balanços de massa e de CO2. As principais conclusões deste trabalho foram: validação do comportamento do modelo matemático da temperatura; validação do comportamento do modelo matemático de CO2; humidade relativa com 25% de registos válidos.

Previsão do Diagrama de Carga de Subestações da REN utilizando Redes Neuronais

A presente dissertação apresenta o estudo de previsão do diagrama de carga de subestações da Rede Elétrica Nacional (REN) utilizando redes neuronais, com o intuito de verificar a viabilidade do método utilizado, em estudos futuros. Atualmente, a energia elétrica é um bem essencial e desempenha um papel fundamental, tanto a nível económico do país, como a nível de conforto e satisfação individual. Com o desenvolvimento do setor elétrico e o aumento dos produtores torna-se importante a realização da previsão de diagramas de carga, contribuindo para a eficiência das empresas. Esta dissertação tem como objetivo a utilização do modelo das redes neuronais artificiais (RNA) para criar uma rede capaz de realizar a previsão de diagramas de carga, com a finalidade de oferecer a possibilidade de redução de custos e gastos, e a melhoria de qualidade e fiabilidade. Ao longo do trabalho são utilizados dados da carga (em MW), obtidos da REN, da subestação da Prelada e dados como a temperatura, humidade, vento e luminosidade, entre outros. Os dados foram devidamente tratados com a ajuda do software Excel. Com o software MATLAB são realizados treinos com redes neuronais, através da ferramenta Neural Network Fitting Tool, com o objetivo de obter uma rede que forneça os melhores resultados e posteriormente utiliza-la na previsão de novos dados. No processo de previsão, utilizando dados reais das subestações da Prelada e Ermesinde referentes a Março de 2015, comprova-se que com a utilização de RNA é possível obter dados de previsão credíveis, apesar de não ser uma previsão exata. Deste modo, no que diz respeito à previsão de diagramas de carga, as RNA são um bom método a utilizar, uma vez que fornecem, à parte interessada, uma boa previsão do consumo e comportamento das cargas elétricas. Com a finalização deste estudo os resultados obtidos são no mínimo satisfatórios. Consegue-se alcançar através das RNA resultados próximos aos valores que eram esperados, embora não exatamente iguais devido à existência de uma margem de erro na aprendizagem da rede neuronal.

Amostragem Adaptativa em Redes de Sensores

Uma nova área tecnológica está em crescente desenvolvimento. Esta área, denominada de internet das coisas, surge na necessidade de interligar vários objetos para uma melhoria a nível de serviços ou necessidades por parte dos utilizadores. Esta dissertação concentra-se numa área específica da tecnologia internet das coisas que é a sensorização. Esta rede de sensorização é implementada pelo projeto europeu denominado de Future Cities [1] onde se cria uma infraestrutura de investigação e validação de projetos e serviços inteligentes na cidade do Porto. O trabalho realizado nesta dissertação insere-se numa das plataformas existentes nessa rede de sensorização: a plataforma de sensores ambientais intitulada de UrbanSense. Estes sensores ambientais que estão incorporados em Data Collect Unit (DCU), também denominados por nós, medem variáveis ambientais tais como a temperatura, humidade, ozono e monóxido de carbono. No entanto, os nós têm recursos limitados em termos de energia, processamento e memória. Apesar das grandes evoluções a nível de armazenamento e de processamento, a nível energético, nomeadamente nas baterias, não existe ainda uma evolução tão notável, limitando a sua operacionalidade [2]. Esta tese foca-se, essencialmente, na melhoria do desempenho energético da rede de sensores UrbanSense. A principal contribuição é uma adaptação do protocolo de redes Ad Hoc OLSR (Optimized Link State Routing Protocol) para ser usado por nós alimentados a energia renovável, de forma a aumentar a vida útil dos nós da rede de sensorização. Com esta contribuição é possível obter um maior número de dados durante períodos de tempo mais longos, aproximadamente 10 horas relativamente às 7 horas anteriores, resultando numa maior recolha e envio dos mesmos com uma taxa superior, cerca de 500 KB/s. Existindo deste modo uma aproximação analítica dos vários parâmetros existentes na rede de sensorização. Contudo, o aumento do tempo de vida útil dos nós sensores com recurso à energia renovável, nomeadamente, energia solar, incrementa o seu peso e tamanho que limita a sua mobilidade. Com o referido acréscimo a determinar e a limitar a sua mobilidade exigindo, por isso, um planeamento prévio da sua localização. Numa primeira fase do trabalho analisou-se o consumo da DCU, visto serem estes a base na infraestrutura e comunicando entre si por WiFi ou 3G. Após uma análise dos protocolos de routing com iv suporte para parametrização energética, a escolha recaiu sobre o protocolo OLSR devido à maturidade e compatibilidade com o sistema atual da DCU, pois apesar de existirem outros protocolos, a implementação dos mesmos, não se encontram disponível como software aberto. Para a validação do trabalho realizado na presente dissertação, é realizado um ensaio prévio sem a energia renovável, para permitir caracterização de limitações do sistema. Com este ensaio, tornou-se possível verificar a compatibilidade entre os vários materiais e ajustamento de estratégias. Num segundo teste de validação é concretizado um ensaio real do sistema com 4 nós a comunicar, usando o protocolo com eficiência energética. O protocolo é avaliado em termos de aumento do tempo de vida útil do nó e da taxa de transferência. O desenvolvimento da análise e da adaptação do protocolo de rede Ad Hoc oferece uma maior longevidade em termos de tempo de vida útil, comparando ao que existe durante o processamento de envio de dados. Apesar do tempo de longevidade ser inferior, quando o parâmetro energético se encontra por omissão com o fator 3, a realização da adaptação do sistema conforme a energia, oferece uma taxa de transferência maior num período mais longo. Este é um fator favorável para a abertura de novos serviços de envio de dados em tempo real ou envio de ficheiros com um tamanho mais elevado.

Impacto do funcionamento do sistema AVAC nos Consumos Específicos de Energia no fabrico de Massas

O estágio descrito por este relatório efetuou-se na fábrica Massas 1 da empresa Cerealis Produtos Alimentares S.A., situada em Águas Santas e teve como principal objetivo o estudo do impacto energético da instalação de um sistema de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC) nos Consumos Específicos de Energia (CEE) da fábrica. Com o intuito de promover a familiarização com o ambiente da empresa e com o próprio processo produtivo efetuaram-se várias visitas à fábrica Massas 1. Acompanhou-se a produção diária realizada e o funcionamento do equipamento, e pôde-se questionar os colaboradores da fábrica sobre o processo. Ao longo do tempo de estágio recolheram-se vários dados, nomeadamente valores de temperatura e de humidade relativa do ar da fábrica, consumos de energia elétrica e de gás natural, volumes de produção e dados relativos à qualidade da massa. Relativamente ao CEE, fez-se uma comparação entre quatro meses abrangidos pelo presente trabalho, nos quais o novo sistema AVAC já se encontrava em funcionamento, e os meses homólogos do ano anterior. Confrontando os valores obtidos verificou-se uma diminuição de 2,6% no valor global de CEE, apresentando este um valor de 82,51 kgep/ton até ao mês de Setembro do presente ano. Analisando os valores de CEE da energia elétrica e do gás natural separadamente, constatou-se igualmente uma diminuição dos seus valores em 1,4% e 4,2%, respetivamente. Efetuou-se também uma comparação entre o antigo e o novo sistema AVAC no que respeita às condições de temperatura e de humidade do ar interior da fábrica. Para isso efetuaram-se medições de temperatura e de humidade relativa do ar interior da fábrica, tendo-se concluído que após a instalação do novo AVAC ocorreu uma diminuição da temperatura e um aumento da humidade relativa do ar, tal como desejado. Antes da instalação do novo AVAC a gama de temperaturas no interior da fábrica era de 32,4°C a 39,7°C e a gama de humidades de 39,7% a 58,6%. Já depois da instalação, a gama de temperaturas e de humidades passou a ser de 26,6°C a 33,5°C e de 45,8% a 59,1%, respetivamente Realizou-se ainda uma comparação relativa à qualidade do produto final, tendose para isso analisado ensaios de cozedura e de teor de humidade. Desta comparação, concluiu-se que de uma forma geral houve um aumento dos teores de humidade dos diferentes tipos de massa, encontrando-se agora uma maior percentagem dentro da gama de valores pretendida que se situa entre os 11,5% e os 12,5%.

International Olympic Committee consensus statement on thermoregulatory and altitude challenges for high-level athletes

Challenging environmental conditions, including heat and humidity, cold, and altitude, pose particular risks to the health of Olympic and other high-level athletes. As a further commitment to athlete safety, the International Olympic Committee (IOC) Medical Commission convened a panel of experts to review the scientific evidence base, reach consensus, and underscore practical safety guidelines and new research priorities regarding the unique environmental challenges Olympic and other international-level athletes face. For non-aquatic events, external thermal load is dependent on ambient temperature, humidity, wind speed and solar radiation, while clothing and protective gear can measurably increase thermal strain and prompt premature fatigue. In swimmers, body heat loss is the direct result of convection at a rate that is proportional to the effective water velocity around the swimmer and the temperature difference between the skin and the water. Other cold exposure and conditions, such as during Alpine skiing, biathlon and other sliding sports, facilitate body heat transfer to the environment, potentially leading to hypothermia and/or frostbite; although metabolic heat production during these activities usually increases well above the rate of body heat loss, and protective clothing and limited exposure time in certain events reduces these clinical risks as well. Most athletic events are held at altitudes that pose little to no health risks; and training exposures are typically brief and well-tolerated. While these and other environment-related threats to performance and safety can be lessened or averted by implementing a variety of individual and event preventative measures, more research and evidence-based guidelines and recommendations are needed. In the mean time, the IOC Medical Commission and International Sport Federations have implemented new guidelines and taken additional steps to mitigate risk even further.

Phlebotomine sand flies in Porteirinha, an area of American visceral leishmaniasis transmission in the State of Minas Gerais, Brazil

A study of the phlebotomine sand fly fauna was carried out in an endemic area of American visceral leishmaniasis (AVL) in the municipality of Porteirinha, in the Brazilian state of Minas Gerais. Captures were performed with CDC light traps in 7 districts, 5 days per month, during 2 consecutive years (January 2000 to December 2001). A total of 3240 sand flies were captured and identified. Sixteen species were found, among which 15 belonged to the genus Lutzomyia and one to the genus Brumptomyia. Lutzomyia longipalpis, a proven vector of AVL, was the predominant species (71.85%) throughout the time period. The interference of climatic factors (temperature, humidity, and rainfall) over the populational dynamics of the sand flies was determined. Statistical analysis of the data showed a significant correlation among the number of phlebotomine sand flies collected, rainfall, and humidity, whereas the effect of temperature was negligible, in that particular region. The amount of collected phlebotomine, the number of human cases, and the prevalence of canine AVL in the districts of Porteirinha are discussed.

Study on phlebotomine sand fly (Diptera: Psychodidae) fauna in Belo Horizonte, state of Minas Gerais, Brazil

A study on the phlebotomine sand fly fauna in Belo Horizonte city, state of Minas Gerais, Brazil, was carried out. From April 2001 to March 2003, monthly systematic collections were performed in three houses from each of the nine regions of the city, using CDC light traps for four consecutive days. The traps were set into the houses and in peridomestic areas totaling 54 traps. A number of 3871 sand fly specimens of the genera Lutzomyia and Brumptomyia were collected. Sixty eight percent of the specimens were L. longipalpis and 16% L. whitmani, insect vectors of visceral and American cutaneous leishmaniasis, respectively. Environmental factors such as temperature, humidity, and frequency of precipitation suggest that the number of insects increases after rainy periods. During the same period mentioned above, seasonal captures were carried out in parks and green areas of Belo Horizonte, using Shannon trap. A total of 579 phlebotomine sand flies were collected from which 398 (68.7%) were females with the predominance of L. whitmani and L. monticola. Those specimens were used for natural infection examination, by polymerase chain reaction. No Leishmania DNA was present in any of the specimens tested.

Parasitoids of the endangered leafcutter ant Atta robusta Borgmeier in urban and natural areas

Parasitoids of the endangered leafcutter ant Atta robusta Borgmeier in urban and natural areas. Hosts of parasitoids in urban areas may suffer from a double threat of habitat destruction by urbanization and parasitism pressure. Moreover, the parasitoids themselves might be at risk if they are specialists. Here, we studied whether Atta robusta (Hymenoptera, Formicidae), which is on the red list of Brazilian threatened species, suffers from higher parasitism pressure in an urban area compared to a natural one. In addition, we determined whether their specialist parasitoids, Eibesfeldtphora breviloba and Myrmosicarius exrobusta (Diptera, Phoridae), are in risk and evaluated whether they are influenced by habitat structure, temperature, humidity, ant traffic, and time of the day. The study was carried out in an urban park and in a natural protected area in the city of Rio de Janeiro. In each site we chose an open area and a closed area (forest) and sampled nine nests in each area. We found that parasitism pressure was similar in urban and natural areas, with the same two parasitoid species present in both areas. The main difference was related to habitat structure, since M. exrobusta was mainly present in open areas while E. breviloba was almost exclusively found in closed areas. Myrmosicarius exrobusta was not present during the hottest midday times, and its abundance was negatively correlated to vapor pressure deficit. These results suggest that green areas can be an important component in efforts to conserve diversity in urban areas. However, the complexity of the habitats in those areas is a fundamental issue in designing urban parks.

International Olympic Committee consensus statement on thermoregulatory and altitude challenges for high-level athletes.

Challenging environmental conditions, including heat and humidity, cold, and altitude, pose particular risks to the health of Olympic and other high-level athletes. As a further commitment to athlete safety, the International Olympic Committee (IOC) Medical Commission convened a panel of experts to review the scientific evidence base, reach consensus, and underscore practical safety guidelines and new research priorities regarding the unique environmental challenges Olympic and other international-level athletes face. For non-aquatic events, external thermal load is dependent on ambient temperature, humidity, wind speed and solar radiation, while clothing and protective gear can measurably increase thermal strain and prompt premature fatigue. In swimmers, body heat loss is the direct result of convection at a rate that is proportional to the effective water velocity around the swimmer and the temperature difference between the skin and the water. Other cold exposure and conditions, such as during Alpine skiing, biathlon and other sliding sports, facilitate body heat transfer to the environment, potentially leading to hypothermia and/or frostbite; although metabolic heat production during these activities usually increases well above the rate of body heat loss, and protective clothing and limited exposure time in certain events reduces these clinical risks as well. Most athletic events are held at altitudes that pose little to no health risks; and training exposures are typically brief and well-tolerated. While these and other environment-related threats to performance and safety can be lessened or averted by implementing a variety of individual and event preventative measures, more research and evidence-based guidelines and recommendations are needed. In the mean time, the IOC Medical Commission and International Sport Federations have implemented new guidelines and taken additional steps to mitigate risk even further.

Structural and gas-sensing properties of WO3 nanocrystalline powders obtained by a sol-gel method from tungstic acid

WO3 nanocrystalline powders were obtained from tungstic acid following a sol-gel process. Evolution of structural properties with annealing temperature was studied by X-ray diffraction and Raman spectroscopy. These structural properties were compared with those of WO3 nanopowders obtained by the most common process of pyrolysis of ammonium paratungstate, usually used in gas sensors applications. Sol-gel WO3 showed a high sensor response to NO2 and low response to CO and CH4. The response of these sensor devices was compared with that of WO3 obtained from pyrolysis, showing the latter a worse sensor response to NO2. Influence of operating temperature, humidity, and film thickness on NO2 detection was studied in order to improve the sensing conditions to this gas.

An Investigation of Concrete Setting Time, R-265 (MLR-75-4), 1975

A water reducing and retarding type admixture in concrete is commonly used on continuous bridge deck pours in Iowa. The concrete placed in the negative moment areas must remain plastic until all the dead load deflection due to the new deck's weight occurs. If the concrete does not remain plastic until the total deflection has occurred, structural cracks will develop in these areas. Retarding type admixtures will delay the setting time of concrete and prevent structural cracks if added in the proper amounts. In Section 2412.02 of the Standard Specifications, 1972, Iowa State Highway Commission, it states, "The admixture shall be used in amounts recommended by the manufacturer for conditions which prevail on the project and as approved by the engineer." The conditions which prevail on the project depend on temperature, humidity, wind conditions, etc. Each of these factors will affect the setting rate of the plastic concrete. The purpose of this project is to provide data that will be useful to field personnel concerning the retardation of concrete setting times, and how the of sets will vary with different addition rates and curing temperatures holding all other atmospheric variables constant.

Uuteaineiden on-line-mittaus koivusulfaattisellutehtaalla

Tämän työn tarkoituksena oli tutkia pihkanhallintaa sulfaattisellutehtaalla ja uuteaineiden analysointimenetelmiä massasta ja suodoksesta. Tavoitteena oli kehittää uuteaineiden on-line mittausmenetelmä sulfaattisellutehtaalle. Kirjallisuusosassa esitettiin sulfaattisellun valmistusprosessi ja uuteaineiden käyttäytyminen prosessissa. Lisäksi työssä käsiteltiin tärkeimpiä pihkanhallintamenetelmiä ja uuteaineiden analysointia. Kokeellisessa osassa määritettiin uuteainepitoisuudet 29:stä massa- ja pesusuodosnäytteestä. Lisäksi suodosnäytteiden sameus ja kemiallinen hapenkulutus määritettiin laboratoriossa. On-line mittaukset tehtiin DD-pesurin paluusuodoksesta, josta mitattiin johtokyky, lämpötila, taitekerroin ja pH. Sameutta yritettiin mitata on-line nefelometrillä, mutta käytössä ollut laite ei soveltunut tumman suodoksen mittaamiseen. Työssä saatujen tulosten perusteella voidaan todeta, että pesusuodoksen ominaisuuksia mittaamalla ei voida arvioida massan uutepitoisuutta luotettavasti. Suodoksen ja massan uutepitoisuuksien välinen selitysaste oli 54%. Saippuoitumattomien uuteaineiden pitoisuuden ollessa erityisen suuri, suodoksen uutepitoisuus ei korreloi massassa olevan uutteen määrän kanssa. Täten kyseinen mittausmenetelmä ei ole sopiva, sillä se ei toimi silloin, kun olisi tärkeintä tietää oikea uuteainepitoisuus pihkanhallintakemikaalien annosten määrittämiseksi. Suodoksen sameus riippui sen uutepitoisuudesta 80% selitysasteella. Sameusmittaus on nopea ja suhteellisen luotettava menetelmä suodosten uutepitoisuuksien arviointiin, mutta se vaatii mittalaitteen joka käyttää usean ilmaisimen tekniikkaa. On-line-mittauksissa laitteisto tulisi varustaa automaattisella pesulaitteella, sillä mittarin linssit likaantuvat helposti prosessivirrassa.

Sähkökoneiden kunnonvalvonta-antureiden kehitys vaativiin ympäristöolosuhteisiin

Diplomityössä kerrotaan sähkökoneiden on-line kunnonvalvontaan käytettävistä mittauksista ja analyyseistä sekä antureista, joilla näitä mittauksia voidaan suorittaa. Työssä pohditaan anturielektroniikan suunnittelua ja rakentamista vaativiin ympäristöolosuhteisiin, joita ovat muun muassa korkea lämpötila, kosteus, paine ja voimakkaat magneettikentät. Testataan analogisen lämpötila-anturin toimivuutta taajuusmuuttajakäytön läheisyydessä. Häiriöpiikkien suodattamista varten tehdään mediaanisuodatusohjelma. Lisäksi työssä suunnitellaan kunnonvalvontapilotit pumppuun sellutehtaalle sekä generaattorikäyttöön vesivoimalaan. Pilotit muodostuvat anturoinnista, anturitason tiedonsiirrosta ja mittaustiedon keruusta. Järjestelmää testataan lievästi sisäkehävaurioisella laakerilla. Työssä kerrotaan myös kunnonvalvontajärjestelmän pilotoinnista sellutehtaalle ja analysoidaan sieltä saatuja tuloksia.