Reconfiguração e desenvolvimento do sistema de controlo de um AGV

O veículo guiado automaticamente (AGV) adquirido pelo Departamento de Engenharia Mecânica (DEM) tem vindo a ficar obsoleto devido ao hardware, que nos dias de hoje começa a dar sinais de falhas bem como falta de peças de substituição, e ao software, sendo o PLC (Programmable Logic Controller) usado muito limitado quanto às suas funções de controlo, ficando as principais tarefas de controlo do AGV a cargo de placas eletrónicas de controlo. Para promover o controlo autónomo do AGV, foi decidido retirar toda a parte de hardware que detinha o controlo do mesmo e passou a ser um novo PLC, com maior capacidade de processamento, a executar todo o tipo de controlo necessário ao funcionamento do mesmo. O hardware considerado apenas incluí, de forma resumida, os motores responsáveis pelo movimento e direção, placa de controlo de potência dos motores, placa de interface entre as saídas digitais do PLC e as entradas da placa de controlo de potência dos motores e os demais sensores necessários à deteção de obstáculos, fins de curso da direção, sensores dos postos de trabalho e avisadores de emergência. Todo o controlo de movimento e direção bem como a seleção das ações a executar passou a ficar a cargo do software programado no PLC assim como a interação entre o sistema de supervisão instalado num posto de controlo e o PLC através de comunicação via rádio. O uso do PLC permitiu a flexibilidade de mudar facilmente a forma como as saídas digitais são usadas, ao contrário de um circuito eletrónico que necessita de uma completa remodelação, tempo de testes e implementação para efetuar a mesma função. O uso de um microcontrolador seria igualmente viável para a aplicação em causa, no entanto o uso do PLC tem a vantagem de ser robusto, mais rápido na velocidade de processamento, existência de software de interface de programação bastante intuitivo e de livre acesso, facilidade de alterar a programação localmente ou remotamente, via rádio, acesso a vários protocolos de comunicação robustos como Modbus, Canbus, Profinet, Modnet, etc., e acesso integrado de uma consola gráfica totalmente programável. iv É ainda possível a sua expansão com adição de módulos de entradas e saídas digitais e/ou analógicas permitindo expandir largamente o uso do AGV para outros fins. A solução está a ser amplamente testada e validada no Laboratório de Automação (LabA) do Departamento de Engenharia Mecânica do ISEP (Instituto Superior de Engenharia do Porto), permitindo a otimização dos sistemas de controlo de direção bem como a interatividade entre o PLC e o programa de interface/supervisão do posto de trabalho.

Multicore Scheduling of Real-Time Irregular Parallel Algorithms in Linux

Face à estagnação da tecnologia uniprocessador registada na passada década, aos principais fabricantes de microprocessadores encontraram na tecnologia multi-core a resposta `as crescentes necessidades de processamento do mercado. Durante anos, os desenvolvedores de software viram as suas aplicações acompanhar os ganhos de performance conferidos por cada nova geração de processadores sequenciais, mas `a medida que a capacidade de processamento escala em função do número de processadores, a computação sequencial tem de ser decomposta em várias partes concorrentes que possam executar em paralelo, para que possam utilizar as unidades de processamento adicionais e completar mais rapidamente. A programação paralela implica um paradigma completamente distinto da programação sequencial. Ao contrário dos computadores sequenciais tipificados no modelo de Von Neumann, a heterogeneidade de arquiteturas paralelas requer modelos de programação paralela que abstraiam os programadores dos detalhes da arquitectura e simplifiquem o desenvolvimento de aplicações concorrentes. Os modelos de programação paralela mais populares incitam os programadores a identificar instruções concorrentes na sua lógica de programação, e a especificá-las sob a forma de tarefas que possam ser atribuídas a processadores distintos para executarem em simultâneo. Estas tarefas são tipicamente lançadas durante a execução, e atribuídas aos processadores pelo motor de execução subjacente. Como os requisitos de processamento costumam ser variáveis, e não são conhecidos a priori, o mapeamento de tarefas para processadores tem de ser determinado dinamicamente, em resposta a alterações imprevisíveis dos requisitos de execução. `A medida que o volume da computação cresce, torna-se cada vez menos viável garantir as suas restrições temporais em plataformas uniprocessador. Enquanto os sistemas de tempo real se começam a adaptar ao paradigma de computação paralela, há uma crescente aposta em integrar execuções de tempo real com aplicações interativas no mesmo hardware, num mundo em que a tecnologia se torna cada vez mais pequena, leve, ubíqua, e portável. Esta integração requer soluções de escalonamento que simultaneamente garantam os requisitos temporais das tarefas de tempo real e mantenham um nível aceitável de QoS para as restantes execuções. Para tal, torna-se imperativo que as aplicações de tempo real paralelizem, de forma a minimizar os seus tempos de resposta e maximizar a utilização dos recursos de processamento. Isto introduz uma nova dimensão ao problema do escalonamento, que tem de responder de forma correcta a novos requisitos de execução imprevisíveis e rapidamente conjeturar o mapeamento de tarefas que melhor beneficie os critérios de performance do sistema. A técnica de escalonamento baseado em servidores permite reservar uma fração da capacidade de processamento para a execução de tarefas de tempo real, e assegurar que os efeitos de latência na sua execução não afectam as reservas estipuladas para outras execuções. No caso de tarefas escalonadas pelo tempo de execução máximo, ou tarefas com tempos de execução variáveis, torna-se provável que a largura de banda estipulada não seja consumida por completo. Para melhorar a utilização do sistema, os algoritmos de partilha de largura de banda (capacity-sharing) doam a capacidade não utilizada para a execução de outras tarefas, mantendo as garantias de isolamento entre servidores. Com eficiência comprovada em termos de espaço, tempo, e comunicação, o mecanismo de work-stealing tem vindo a ganhar popularidade como metodologia para o escalonamento de tarefas com paralelismo dinâmico e irregular. O algoritmo p-CSWS combina escalonamento baseado em servidores com capacity-sharing e work-stealing para cobrir as necessidades de escalonamento dos sistemas abertos de tempo real. Enquanto o escalonamento em servidores permite partilhar os recursos de processamento sem interferências a nível dos atrasos, uma nova política de work-stealing que opera sobre o mecanismo de capacity-sharing aplica uma exploração de paralelismo que melhora os tempos de resposta das aplicações e melhora a utilização do sistema. Esta tese propõe uma implementação do algoritmo p-CSWS para o Linux. Em concordância com a estrutura modular do escalonador do Linux, ´e definida uma nova classe de escalonamento que visa avaliar a aplicabilidade da heurística p-CSWS em circunstâncias reais. Ultrapassados os obstáculos intrínsecos `a programação da kernel do Linux, os extensos testes experimentais provam que o p-CSWS ´e mais do que um conceito teórico atrativo, e que a exploração heurística de paralelismo proposta pelo algoritmo beneficia os tempos de resposta das aplicações de tempo real, bem como a performance e eficiência da plataforma multiprocessador.

MAPI: towards the integrated exploitation of bioinformatics Web Services.

BACKGROUND. Bioinformatics is commonly featured as a well assorted list of available web resources. Although diversity of services is positive in general, the proliferation of tools, their dispersion and heterogeneity complicate the integrated exploitation of such data processing capacity. RESULTS. To facilitate the construction of software clients and make integrated use of this variety of tools, we present a modular programmatic application interface (MAPI) that provides the necessary functionality for uniform representation of Web Services metadata descriptors including their management and invocation protocols of the services which they represent. This document describes the main functionality of the framework and how it can be used to facilitate the deployment of new software under a unified structure of bioinformatics Web Services. A notable feature of MAPI is the modular organization of the functionality into different modules associated with specific tasks. This means that only the modules needed for the client have to be installed, and that the module functionality can be extended without the need for re-writing the software client. CONCLUSIONS. The potential utility and versatility of the software library has been demonstrated by the implementation of several currently available clients that cover different aspects of integrated data processing, ranging from service discovery to service invocation with advanced features such as workflows composition and asynchronous services calls to multiple types of Web Services including those registered in repositories (e.g. GRID-based, SOAP, BioMOBY, R-bioconductor, and others).

Sulautetun moniprosessorijärjestelmän suunnittelu sähkömoottorien ohjaus- ja valvontatarpeisiin

Universal Converter (UNICON) –projektin osana suunniteltiin sähkömoottorikäyttöjen ohjaukseen ja mittaukseen soveltuva digitaaliseen signaaliprosessoriin (DSP) pohjautuva sulautettu järjestelmä. Riittävän laskentatehon varmistamiseksi päädyttiin käyttämään moniprosessorijärjestelmää. Prosessorijärjestelmässä käytettävää DSP-piiriä valittaessa valintaperusteina olivat piirien tarjoama prosessointiteho ja moniprosessorituki. Analog Devices:n SHARC-sarjan DSP-piirit täyttivät parhaiten asetetut vaatimukset: Ne tarjoavat tehokkaan käskykannan lisäksi suuren sisäisen muistin ja sisäänrakennetun moniprosessorituen. Järjestelmän mittalaiteluonteisuudesta johtuen keskeinen suunnitteluparametri oli luoda nopeat tiedonsiirtoyhteydet mittausantureilta DSP-järjestelmään. Tämä toteutettiin käyttäen ohjelmointavia FPGA-logiikkapiirejä digitaalimuotoisen mittausdatan vastaanotossa ja esikäsittelyssä. Tiedonsiirtoyhteys PC-tietokoneelle toteutettiin käyttäen erityistä liityntäkorttia DSP-järjestelmän ja PC-tietokoneen välillä. Liityntäkortin päätehtävänä on puskuroida siirrettävä data. Järjestelyllä estetään PC-tietokoneen vaikutus DSP-järjestelmän toimintaan, jotta kyetään takaamaan järjestelmän reaaliaikainen toiminta kaikissa olosuhteissa.

Implementation of CORBA interface in a wireless device

CORBA (Common Object Request Broker Architecture) on laajalle levinnyt ja teollisuudessa yleisesti käytetty hajautetun tietojenkäsittelyn arkkitehtuuri. CORBA skaalautuu eri kokoisiin tarpeisiin ja sitä voidaan hyödynntää myös sulautetuissa langattomissa laitteissa. Oleellista sulautetussa ympäristössä on rakentaa rajapinnat kevytrakenteisiksi, pysyviksi ja helposti laajennettaviksi ilman että yhteensopivuus aikaisempiin rajapintoihin olisi vaarassa. Langattomissa laitteissa resurssit, kuten muistin määrä ja prosessointiteho, ovat hyvin rajalliset, joten rajapinta tulee suunnitella ja toteuttaa optimaalisesti. Palveluiden tulee ottaa huomioon myös langattomuuden rajoitukset, kuten hitaat tiedonsiirtonopeudet ja tiedonsiirron yhteydettömän luonteen. Työssä suunniteltiin ja toteutettiin CORBA-rajapinta GSM-päätelaitteeseen, jonka on todettu täyttävän sille asetetut tavoitteet. Rajapinta tarjoaa kaikki yleisimmät GSM-terminaalin ominaisuudet ja on laajennettavissa tulevia tuotteita ja verkkotekniikoita varten. Laajennettavuutta saavutetaan esimerkiksi kuvaamalla terminaalin ominaisuudet yleisellä kuvauskielellä, kuten XML:lla (Extensible Markup Language).

Kinetic behavior of nitrification in the post-treatment of poultry wastewater in a sequential batch reactor

A sequential batch reactor with suspended biomass and useful volume of 5 L was used in the removal of nutrients and organic matter in workbench scale under optimal conditions obtained by central composite rotational design (CCRD), with cycle time (CT) of 16 h (10.15 h, aerobic phase, and 4.35 h, anoxic phase) and carbon: nitrogen ratio (COD/NO2--N+NO3--N) equal to 6. Complete cycles (20), nitrification followed by denitrification, were evaluated to investigate the kinetic behavior of degradation of organic (COD) and nitrogenated (NH4+-N, NO2--N and NO3--N) matter present in the effluent from a bird slaughterhouse and industrial processing facility, as well as to evaluate the stability of the reactor using Shewhart control charts of individual measures. The results indicate means total inorganic nitrogen (NH4+-N+NO2- -N+NO3--N) removal of 84.32±1.59% and organic matter (COD) of 53.65±8.48% in the complete process (nitrification-denitrification) with the process under statistical control. The nitrifying activity during the aerobic phase estimated from the determination of the kinetic parameters had mean K1 and K2 values of 0.00381±0.00043 min-1 and 0.00381±0.00043 min-1, respectively. The evaluation of the kinetic behavior of the conversion of nitrogen indicated a possible reduction of CT in the anoxic phase, since removals of NO2--N and NO3--N higher than 90% were obtained with only 1 h of denitrification.

AQUAREL CONCEPT Aquatic resources for green energy realization

The AQUAREL project studied the availability and optional utilization methods for fish processing side streams and other aquatic biomaterial in the Republic of Karelia. Additionally processing aquatic biomaterial with manure and sewage sludge was studied. Based on the results, the most feasible option today is to process fish side streams to fish oil and dewatered oil-free residue and to use them for fish or animal feed production. However, it is necessary to highlight, that changes in e.g. economic environment, energy prices and demand may require re-evaluating the results and conclusions made in the project. Producing fish oil from fish processing side streams is an easy and relatively simple production process generating a valuable end product. The functionality of the process was confirmed in a pilot conducted in the project. The oil and solids are separated from the heated fish waste based on gravity. The fish oil separating on top of the separator unit is removed. Fish oil can as such be utilized for heating purposes, fish meal or animal feed production, but it can also be further processed to biodiesel. However, due to currently moderate energy prices in Russia, biodiesel production is not economically profitable. Even if the fish oil production process is not complicated, the operative management of small-scale fish oil production unit requires dedicated resources and separate facilities especially to meet hygiene requirements. Managing the side streams is not a core business for fish farmers. Efficient and economically profitable fish oil production requires a centralized production unit with bigger processing capacity. One fish processing unit needs to be designed to manage side streams collected from several fish farms. The optimum location for the processing unit is in the middle of the fish farms. Based on the transportation cost analysis in the Republic of Karelia, it is not economically efficient to transport bio-wastes for more than 100 km since the transportation costs start increasing substantially. Another issue to be considered is that collection of side streams, including the dead fish, from the fish farms should be organized on a daily basis in order to eliminate the need for storing the side streams at the farms. Based on AQUAREL project studies there are different public funding sources available for supporting and enabling profitable and environmentally sustainable utilization, research or development of fish processing side streams and other aquatic biomaterial. Different funding programmes can be utilized by companies, research organizations, authorities and non-governmental organizations.

Automatically constructing the semantic web

The storage and processing capacity realised by computing has lead to an explosion of data retention. We now reach the point of information overload and must begin to use computers to process more complex information. In particular, the proposition of the Semantic Web has given structure to this problem, but has yet realised practically. The largest of its problems is that of ontology construction; without a suitable automatic method most will have to be encoded by hand. In this paper we discus the current methods for semi and fully automatic construction and their current shortcomings. In particular we pay attention the application of ontologies to products and the particle application of the ontologies.

Dissociating word stem completion and cued recall as a function of divided attention at retrieval

The aim of this study was to investigate the widely held, but largely untested, view that implicit memory (repetition priming) reflects an automatic form of retrieval. Specifically, in Experiment 1 we explored whether a secondary task (syllable monitoring), performed during retrieval, would disrupt performance on explicit (cued recall) and implicit (stem completion) memory tasks equally. Surprisingly, despite substantial memory and secondary costs to cued recall when performed with a syllable-monitoring task, the same manipulation had no effect on stem completion priming or on secondary task performance. In Experiment 2 we demonstrated that even when using a particularly demanding version of the stem completion task that incurred secondary task costs, the corresponding disruption to implicit memory performance was minimal. Collectively, the results are consistent with the view that implicit memory retrieval requires little or no processing capacity and is not seemingly susceptible to the effects of dividing attention at retrieval.

Neural competition for conscious representation across time: An fMRI study

Background The information processing capacity of the human mind is limited, as is evidenced by the attentional blink (AB) - a deficit in identifying the second of two temporally-close targets (T1 and T2) embedded in a rapid stream of distracters. Theories of the AB generally agree that it results from competition between stimuli for conscious representation. However, they disagree in the specific mechanisms, in particular about how attentional processing of T1 determines the AB to T2. Methodology/Principal Findings The present study used the high spatial resolution of functional magnetic resonance imaging (fMRI) to examine the neural mechanisms underlying the AB. Our research approach was to design T1 and T2 stimuli that activate distinguishable brain areas involved in visual categorization and representation. ROI and functional connectivity analyses were then used to examine how attentional processing of T1, as indexed by activity in the T1 representation area, affected T2 processing. Our main finding was that attentional processing of T1 at the level of the visual cortex predicted T2 detection rates Those individuals who activated the T1 encoding area more strongly in blink versus no-blink trials generally detected T2 on a lower percentage of trials. The coupling of activity between T1 and T2 representation areas did not vary as a function of conscious T2 perception. Conclusions/Significance These data are consistent with the notion that the AB is related to attentional demands of T1 for selection, and indicate that these demands are reflected at the level of visual cortex. They also highlight the importance of individual differences in attentional settings in explaining AB task performance.

Tributos indiretos na cadeia produtiva do camarão

The state of Rio Grande do Norte counts with a relevant potential in the shrimp farming supply chain. In the larviculture step the state responds for more than half of the national production. In the farming step it is the second largest producer. In the industrial step, its industries have almost 40% of the shrimp processing capacity of the northeast of Brazil. However, this country has the highest tax rate comparing with the main shrimp producer countries. Considering the influence of taxes in the competition among companies, the main goal of this research is to analyze the impact of indirect taxes in the above steps of the supply chain. To achieve it, it will be used the data of the 2011 Census of the Shrimp Farming and it will be applied the Herfindahl-Hirschman Index to identify the market form of those steps. In order to contribute with the characterization of the supply chain, CEO´s of farms and industries will be interviewed. The price-elasticity of the shrimp larvae, the in natura shrimp and the processed shrimp will be analyzed in order to verify the possibility that each one of those three steps has to pass-through the onus of the end of benefit over the ICMS. The data analysis shows that the larviculture step functions as a duopoly and, facing the end of that benefit, it will be able to pass-through most its onus to the farming step. On the other hand, this step functions similar to a perfect competing market, which diminishes its capacity to pass-through that onus to the processing step. This step operates as oligopoly with a lower concentration than the larviculture step but, due to the fact that it faces an oligopsony, it will end up assuming most of that onus, which will cause a decrease in the amount of processed shrimp. It is concluded that the end of that benefit would impact negatively, in this state, the supply chain at all, but mainly the farming and the industrial steps

Sistemas distribuídos aplicados à compressão e recuperação de imagens

Digital image processing is a field that demands great processing capacity. As such it becomes relevant to implement software that is based on the distribution of the processing into several nodes divided by computers belonging to the same network. Specifically discussed in this work are distributed algorithms of compression and expansion of images using the discrete cosine transform. The results show that the savings in processing time obtained due to the parallel algorithms in comparison to its sequential equivalents is a function that depends on the resolution of the image and the complexity of the involved calculation; that is efficiency is greater the longer the processing period is in terms of the time involved for the communication between the network points.

Simulação de reservatórios de petróleo em ambiente MPSoC

The constant increase of complexity in computer applications demands the development of more powerful hardware support for them. With processor's operational frequency reaching its limit, the most viable solution is the use of parallelism. Based on parallelism techniques and the progressive growth in the capacity of transistors integration in a single chip is the concept of MPSoCs (Multi-Processor System-on-Chip). MPSoCs will eventually become a cheaper and faster alternative to supercomputers and clusters, and applications developed for these high performance systems will migrate to computers equipped with MP-SoCs containing dozens to hundreds of computation cores. In particular, applications in the area of oil and natural gas exploration are also characterized by the high processing capacity required and would benefit greatly from these high performance systems. This work intends to evaluate a traditional and complex application of the oil and gas industry known as reservoir simulation, developing a solution with integrated computational systems in a single chip, with hundreds of functional unities. For this, as the STORM (MPSoC Directory-Based Platform) platform already has a shared memory model, a new distributed memory model were developed. Also a message passing library has been developed folowing MPI standard

Análise das perdas na produção contínua de extração de óleo de soja: estudo de caso no método de extração por solvente

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Proposta de arquiterura para o estabelecimento dinâmico de conexões determinísticas e busca de recursos multidomínio em redes grid OBS baseadas no GMPLS

A capacidade de processamento das instituições de pesquisa vem crescendo significativamente à medida que processadores e estações de trabalho cada vez mais poderosos vão surgindo no mercado. Considerando a melhoria de desempenho na área de redes de computadores e visando suprir a demanda por processamento cada vez maior, surgiu a ideia de utilizar computadores independentes conectados em rede como plataforma para execução de aplicações paralelas, originando assim a área de computação em grade. Em uma rede que se encontra sob um mesmo domínio administrativo, é comum que exista o compartilhamento de recursos como discos, impressoras, etc. Mas quando a rede ultrapassa um domínio administrativo, este compartilhamento se torna muito limitado. A finalidade das grades de computação é permitir compartilhamento de recursos mesmo que estes estejam espalhados por diversos domínios administrativos. Esta dissertação propõe uma arquitetura para o estabelecimento dinâmico de conexões multidomínio que faz uso da comutação de rajadas ópticas (OBS – Optical Burst Switching) utilizando um plano de controle GMPLS (Generalized Multiprotocol Label Switching). A arquitetura baseia-se no armazenamento de informações sobre recursos de grade de sistemas autônomos (AS -Autonomous Systems) distintos em um componente chamado Servidor GOBS Raiz (Grid OBS) e na utilização do roteamento explícito para reservar os recursos ao longo de uma rota que satisfaça as restrições de desempenho de uma aplicação. A validação da proposta é feita através de simulações que mostram que a arquitetura é capaz de garantir níveis de desempenho diferenciados de acordo com a classe da aplicação e proporciona uma melhor utilização dos recursos de rede e de computação.