Verifiable Visualization for Isosurface Extraction

Visual representations of isosurfaces are ubiquitous in the scientific and engineering literature. In this paper, we present techniques to assess the behavior of isosurface extraction codes. Where applicable, these techniques allow us to distinguish whether anomalies in isosurface features can be attributed to the underlying physical process or to artifacts from the extraction process. Such scientific scrutiny is at the heart of verifiable visualization - subjecting visualization algorithms to the same verification process that is used in other components of the scientific pipeline. More concretely, we derive formulas for the expected order of accuracy (or convergence rate) of several isosurface features, and compare them to experimentally observed results in the selected codes. This technique is practical: in two cases, it exposed actual problems in implementations. We provide the reader with the range of responses they can expect to encounter with isosurface techniques, both under ""normal operating conditions"" and also under adverse conditions. Armed with this information - the results of the verification process - practitioners can judiciously select the isosurface extraction technique appropriate for their problem of interest, and have confidence in its behavior.

Decision Tree Classification Model In Water Supply Network

With the service life of water supply network (WSN) growth, the growing phenomenon of aging pipe network has become exceedingly serious. As urban water supply network is hidden underground asset, it is difficult for monitoring staff to make a direct classification towards the faults of pipe network by means of the modern detecting technology. In this paper, based on the basic property data (e.g. diameter, material, pressure, distance to pump, distance to tank, load, etc.) of water supply network, decision tree algorithm (C4.5) has been carried out to classify the specific situation of water supply pipeline. Part of the historical data was used to establish a decision tree classification model, and the remaining historical data was used to validate this established model. Adopting statistical methods were used to access the decision tree model including basic statistical method, Receiver Operating Characteristic (ROC) and Recall-Precision Curves (RPC). These methods has been successfully used to assess the accuracy of this established classification model of water pipe network. The purpose of classification model was to classify the specific condition of water pipe network. It is important to maintain the pipeline according to the classification results including asset unserviceable (AU), near perfect condition (NPC) and serious deterioration (SD). Finally, this research focused on pipe classification which plays a significant role in maintaining water supply networks in the future.

Newly Automated System For Integrated Assessment Of The Conditions Of Underwater Gas Pipelines

An underwater gas pipeline is the portion of the pipeline that crosses a river beneath its bottom. Underwater gas pipelines are subject to increasing dangers as time goes by. An accident at an underwater gas pipeline can lead to technological and environmental disaster on the scale of an entire region. Therefore, timely troubleshooting of all underwater gas pipelines in order to prevent any potential accidents will remain a pressing task for the industry. The most important aspect of resolving this challenge is the quality of the automated system in question. Now the industry doesn't have any automated system that fully meets the needs of the experts working in the field maintaining underwater gas pipelines. Principle Aim of this Research: This work aims to develop a new system of automated monitoring which would simplify the process of evaluating the technical condition and decision making on planning and preventive maintenance and repair work on the underwater gas pipeline. Objectives: Creation a shared model for a new, automated system via IDEF3; Development of a new database system which would store all information about underwater gas pipelines; Development a new application that works with database servers, and provides an explanation of the results obtained from the server; Calculation of the values MTBF for specified pipelines based on quantitative data obtained from tests of this system. Conclusion: The new, automated system PodvodGazExpert has been developed for timely and qualitative determination of the physical conditions of underwater gas pipeline; The basis of the mathematical analysis of this new, automated system uses principal component analysis method; The process of determining the physical condition of an underwater gas pipeline with this new, automated system increases the MTBF by a factor of 8.18 above the existing system used today in the industry.

Optimal Rehabilitation Strategy In Water Distribution Systems Considering Reduction In Greenhouse Gas Emissions

Most of water distribution systems (WDS) need rehabilitation due to aging infrastructure leading to decreasing capacity, increasing leakage and consequently low performance of the WDS. However an appropriate strategy including location and time of pipeline rehabilitation in a WDS with respect to a limited budget is the main challenge which has been addressed frequently by researchers and practitioners. On the other hand, selection of appropriate rehabilitation technique and material types is another main issue which has yet to address properly. The latter can affect the environmental impacts of a rehabilitation strategy meeting the challenges of global warming mitigation and consequent climate change. This paper presents a multi-objective optimization model for rehabilitation strategy in WDS addressing the abovementioned criteria mainly focused on greenhouse gas (GHG) emissions either directly from fossil fuel and electricity or indirectly from embodied energy of materials. Thus, the objective functions are to minimise: (1) the total cost of rehabilitation including capital and operational costs; (2) the leakage amount; (3) GHG emissions. The Pareto optimal front containing optimal solutions is determined using Non-dominated Sorting Genetic Algorithm NSGA-II. Decision variables in this optimisation problem are classified into a number of groups as: (1) percentage proportion of each rehabilitation technique each year; (2) material types of new pipeline for rehabilitation each year. Rehabilitation techniques used here includes replacement, rehabilitation and lining, cleaning, pipe duplication. The developed model is demonstrated through its application to a Mahalat WDS located in central part of Iran. The rehabilitation strategy is analysed for a 40 year planning horizon. A number of conventional techniques for selecting pipes for rehabilitation are analysed in this study. The results show that the optimal rehabilitation strategy considering GHG emissions is able to successfully save the total expenses, efficiently decrease the leakage amount from the WDS whilst meeting environmental criteria.

Implementação de um sistema de síntese de alto nível baseado em modelos java

Este trabalho apresenta uma metodologia para a geração automática de ASICs, em VHDL, a partir da linguagem de entrada Java. Como linguagem de especificação adotou-se a Linguagem Java por esta possuir características desejáveis para especificação a nível de sistema, como: orientação a objetos, portabilidade e segurança. O sistema é especificamente projetado para suportar síntese de ASICs a partir dos modelos de computação Máquina de Estados Finita e Pipeline. Neste trabalho, adotou-se estes modelos de computação por serem mais usados em sistemas embarcados As principais características exploradas são a disponibilização da geração de ASICs para a ferramenta SASHIMI, o alto nível de abstração com que o projetista pode contar em seu projeto, as otimizações de escalonamento realizadas automaticamente, e o sistema ser capaz de abstrair diferentes modelos de computação para uma descrição em VHDL. Portanto, o ambiente permite a redução do tempo de projeto e, consequentemente, dos custos agregados, diminuindo a probabilidade de erros na elaboração do projeto, portabilidade e reuso de código – através da orientação a objetos de Java – podendo-se proteger os investimentos prévios em desenvolvimento de software. A validação desses conceitos foi realizada mediante estudos de casos, utilizando-se algumas aplicações e analisando os resultados obtidos com a geração dos ASICs.

Visualização de estruturas internas em volumes de dados multimodais

Com o aperfeiçoamento de técnicas de aquisição de imagens médicas, como, por exemplo, a tomografia computadorizada e ressonância magnética, a capacidade e a fidelidade do diagnóstico por imagens foram ampliadas. Atualmente, existe a tendência de utilizarem-se imagens através de diversas modalidades para um único diagnóstico, principalmente no caso de doenças graves. Entretanto, o registro e a fusão dessas imagens, chamadas mutimodais, em uma única representação 3D do paciente é uma arefa extremamente dif[icil, que consome tempo e que está sujeita a erros. Sendo assim, a integração de imagens de diferentes modalidades tem sido objeto de pesquisa sob a denominação de Visualização de Volumes de Dados Multimodais. Sistemas desenvolvidos com este objetivo são usados, principalmente, para combinar informações metabólicas e funcionais com dados de anatomia, aumentando a precisão do diagnóstico, uma vez que possibilitam extrrair uma superfície ou região da imagem que apresenta a anatomia, e, então, observar a atividade funcional na outra modalidade. Durante a análise de tais imagens, os médicos estão interessados e quantificar diferentes estruturas. Seusobjetivos envolvem, por exemplo, a visualização de artérias e órgãos do corpo humano para análise de patologias, tais como tumores, má-formações artério-venosas, ou lesões em relação às estuturas que as circundam. Assim, um dos principais obetivos de um algoritmo de visualização volumétrica é permitir a identificação e exploração de estruturas internas no volume. Como o volume é normalmente um "bloco de dados", não se pode visualizar o seu interior, a menos que se assuma que é possível ver através de voxels transparentes, ou que é possivel remover voxels que estão na frente na qual o usuário está interessado, o que foi feito através de técnicas de segmentação ou de corte. Este trabalho presenta uma abordagem para a visualização de estruturas internas em volumes de dados multimodais. A abordagem está fundamentada na utilização de ferramentas de corte, tanto geométricas quanto baseadas em conteúdo, evitando, assim, o uso de técnicas de segmentação; e na integração dos dados multimodais na etapa de acumulação de pipeline de visualização volumétrica. Considerando que as aplicações que suportam este tipo de visualização envolvem a integração de várias ferramentas, tais como registro, corte e visualização, também é apresentado o projeto de um framework que permite esta integração e um alto grau de interação com usuário. Para teste e validação das técnicas de visualização de estruturas internas propostas e do algoritmo desenvolvido, que consiste numa extensão do algoritmo de ray casting tradicional, foram implementadas algumas classes desse framework. Uma revisão baseada na análise e na classificação das ferramentas de corte e funções de transferências, que correspondem a técnicas que permitem visualizar estruturas internas, também é apresentada.

Patentes e criações industriais

Este livro tem por objetivo apresentar uma visão atualizada do arcabouço legal que embasa o sistema de patentes de invenção e modelos de utilidade. Mostra a importância da patente nos cenários internacional e nacional, as formas de proteção das criações técnicas, a estrutura dos documentos de patentes, seu preparo e tramitação, e sua utilização como fonte de informação tecnológica. Por fim, aborda questões atuais e pouco exploradas, como as patentes farmacêuticas, as patentes pipeline e as patentes de biotecnologia.

Fatores críticos relativos à abertura do setor de transporte de petróleo e derivados

Em decorrência do atual processo de transformação da indústria do petróleo no Brasil, iniciado com base na Nova Lei do Petróleo - Lei n° 9.478, de 6 de agosto de 1997, assim como da respectiva abertura do mercado nacional, que poderá se consolidar a partir do ano 2001, são esperadas mudanças na estrutura da cadeia petrolífera brasileira. Tais modificações deverão ser causadas pelo aumento da concorrência, como conseqüência da entrada de novos agentes no setor, bem como entre o produto nacional e o importado, caracterizando um novo cenário de cunho competitivo no mercado de derivados de petróleo. Desta forma, a importação e exportação de petróleo e seus derivados por novos agentes, associado com a movimentação destes produtos e a utilização da infra-estrutura existente para transporte e armazenagem, são questões que merecem análises e considerações, sob a ótica da regulação. Dentro deste processo em curso, é fundamental a avaliação do grau da regulação, uma vez que os mercados legais, estruturados para a competição, atuam dentro de um contexto de regras preestabelecidas e que economias de mercado totalmente desregulamentadas podem acarretar sérias desigualdades para a sociedade. Esta dissertação tem por objetivo analisar quais são os principais fatores críticos, de cunho administrativo e econômico, que devem ser considerados na abertura do setor de transporte de petróleo e seus derivados a outros agentes, de modo a se obter uma efetiva transição para uma economia orientada pelo mercado, dentro do novo modelo de Estado Regulador. Trata-se de uma pesquisa explicativa, por explicitar tais fatores críticos, assim como exploratória, pois é realizada em área onde existe pouco conhecimento e experiência disponível no País, bem como bibliográfica e documental, uma vez que se apoia na consulta a leis, decretos, portarias, documentos de órgãos públicos, livros, artigos etc. O processo de investigação consiste no levantamento da evolução histórica do setor, até o momento atual, na pesquisa da legislação e regulamentação em vigor, dos princípios da teoria da regulação e da experiência internacional, na análise descritiva do setor de transportes nacional, limitando-se ao transporte marítimo e dutoviário de petróleo e derivados, efetuando uma análise crítica do setor frente à Lei 9.478/97 e a abertura do mercado. O estudo identifica os fatores críticos que permitem criar as condições para o estabelecimento de um mercado orientado pela competição, ou seja, a existência de elementos básicos como oferta, demanda, acessibilidade aos serviços pela sociedade, qualidade e segurança, informação sobre preço e utilização dos produtos ou serviços e adequada fiscalização pelo Estado. Tais fatores estão associados ao acesso a informações, ao controle de tarifas, ao estabelecimento de condições de entrada e saída do mercado, ao controle da qualidade dos serviços prestados e à criação de um ambiente de transição de um regime controlado para um regime de mercado competitivo.

Mecanismos de reconfiguração dinâmica aplicados ao projeto de um processador de imagens reconfigurável

As modernas aplicações em diversas áreas como multimídia e telecomunicações exigem arquiteturas que ofereçam altas taxas de processamento. Entretanto, os padrões e algoritmos mudam com incrível rapidez o que gera a necessidade de que esses sistemas digitais tenham também por característica uma grande flexibilidade. Dentro desse contexto, tem-se as arquiteturas reconfiguráveis em geral e, mais recentemente, os sistemas reconfiguráveis em um único chip como soluções adequadas que podem oferecer desempenho, sendo, ao mesmo tempo, adaptáveis a novos problemas e a classes mais amplas de algoritmos dentro de um dado escopo de aplicação. Este trabalho apresenta o estado-da-arte em relação a arquiteturas reconfiguráveis nos meios acadêmcio e industrial e descreve todas as etapas de desenvolvimento do processador de imagens reconfigurável DRIP (Dynamically Reconfigurable Image Processor), desde suas origens como um processador estático até sua última versão reconfigurável em tempo de execução. O DRIP possui um pipeline composto por 81 processadores elementares. Esses processadores constituem a chave do processo de reconfiguração e possuem a capacidade de computar um grande número de algoritmos de processamento de imagens, mais específicamente dentro do domínio da filtragem digital de imagens. Durante o projeto, foram desenvolvidos uma série de modelos em linguagem de descrição de hardware da arquitetura e também ferramentas de software para auxiliar nos processos de implementação de novos algorimos, geração automática de modelos VHDL e validação das implementações. O desenvolvimento de mecanismos com o objetivo de incluir a possibilidade de reconfiguração dinâmica, naturalmente, introduz overheads na arquitetura. Contudo, o processo de reconfiguração do DRIP-RTR é da ordem de milhões de vezes mais rápido do que na versão estaticamente reconfigurável implementada em FPGAs Altera. Finalizando este trabalho, é apresentado o projeto lógico e elétrico do processador elementar do DRIP, visando uma futura implementação do sistema diretamente como um circuito VLSI.

Implementação de um Módulo de Supervisão para um Sistema de Detecção de Vazamentos em Dutos de Petróleo

The transport of fluids through pipes is used in the oil industry, being the pipelines an important link in the logistics flow of fluids. However, the pipelines suffer deterioration in their walls caused by several factors which may cause loss of fluids to the environment, justifying the investment in techniques and methods of leak detection to minimize fluid loss and environmental damage. This work presents the development of a supervisory module in order to inform to the operator the leakage in the pipeline monitored in the shortest time possible, in order that the operator log procedure that entails the end of the leak. This module is a component of a system designed to detect leaks in oil pipelines using sonic technology, wavelets and neural networks. The plant used in the development and testing of the module presented here was the system of tanks of LAMP, and its LAN, as monitoring network. The proposal consists of, basically, two stages. Initially, assess the performance of the communication infrastructure of the supervisory module. Later, simulate leaks so that the DSP sends information to the supervisory performs the calculation of the location of leaks and indicate to which sensor the leak is closer, and using the system of tanks of LAMP, capture the pressure in the pipeline monitored by piezoresistive sensors, this information being processed by the DSP and sent to the supervisory to be presented to the user in real time

Quantificação de Fases Cristalinas de Incrustações em Colunas de Produção de Petróleo pelo Método Rietveld

The scale is defined as chemical compounds from inorganic nature, initially soluble in salt solutions, which may precipitate accumulate in columns of production and surface equipment. This work aimd to quantify the crystalline phases of scale through the Rietveld method. The study was conducted in scale derived from columns production wells in development and recipients of pigs. After collecting samples of scale were performed the procedure for separations of inorganic and organic phase and preparation to be analyzed at the X-ray Laboratory. The XRD and XRF techniques were used to monitor whether identifying and quantifying crystalline phases present in the deposits. The SEM technique was used to visualize the morphology of the scales and assess their homogeneity after the milling process. XRD measurements were performed with and without milling and with or without the accessory spinner. For quantify crystalline phases the program DBWStools was used. The procedure for conducting the first refinement was instrumental in setting parameters, then the structural parameters of the phases in the sample and finally the parameters of the function profile used. In the diffraction patterns of samples of scale observed that the best measures were those that passed through the mill and used the accessory spinner. Through the results, it was noted that the quantitative analysis for samples of scale is feasible when need to monitor a particular crystalline phase in a well, pipeline or oil field. Routinely, the quantification of phases by the Rietveld method is hardwork because in many scale was very difficult to identify the crystalline phases present

Avaliação da corrosão em dutos por técnica gravimétrica e de resistência elétrica

With the increasing of demand for natural gas and the consequent growth of the pipeline networks, besides the importance of transport and transfer of oil products by pipeline, and when it comes to product quality and integrity of the pipeline there is an important role regarding to the monitoring internal corrosion of the pipe. This study aims to assess corrosion in three pipeline that operate with different products, using gravimetric techniques and electrical resistance. Chemical analysis of residues originated in the pipeline helps to identify the mechanism corrosive process. The internal monitoring of the corrosion in the pipelines was carried out between 2009 and 2010 using coupon weight loss and electrical resistance probe. Physico-chemical techniques of diffraction and fluorescence X-rays were used to characterize the products of corrosion of the pipelines. The corrosion rate by weight loss was analyzed for every pipeline, only those ones that has revealed corrosive attack were analyzed located corrosion rate. The corrosion potential was classified as low to pipeline gas and ranged from low to severe for oil pipelines and the pipeline derivatives. Corrosion products were identified as iron carbonate, iron oxide and iron sulfide

Sistema inteligente para apoio à decisão na operação de uma malha de escoamento de petróleo

The petroleum production pipeline networks are inherently complex, usually decentralized systems. Strict operational constraints are applied in order to prevent serious problems like environmental disasters or production losses. This paper describes an intelligent system to support decisions in the operation of these networks, proposing a staggering for the pumps of transfer stations that compose them. The intelligent system is formed by blocks which interconnect to process the information and generate the suggestions to the operator. The main block of the system uses fuzzy logic to provide a control based on rules, which incorporate knowledge from experts. Tests performed in the simulation environment provided good results, indicating the applicability of the system in a real oil production environment. The use of the stagger proposed by the system allows a prioritization of the transfer in the network and a flow programming

Avaliação da espécie vegetal Croton cajucara Benth como inibidor de biocorrosão em aço carbono Aisi 1020

Actually in the oil industry biotechnological approaches represent a challenge. In that, attention to metal structures affected by electrochemical corrosive processes, as well as by the interference of microorganisms (biocorrosion) which affect the kinetics of the environment / metal interface. Regarding to economical and environmental impacts reduction let to the use of natural products as an alternative to toxic synthetic inhibitors. This study aims the employment of green chemistry by evaluating the stem bark extracts (EHC, hydroalcoholic extract) and leaves (ECF, chloroform extract) of plant species Croton cajucara Benth as a corrosion inhibitor. In addition the effectiveness of corrosion inhibition of bioactive trans-clerodane dehydrocrotonin (DCTN) isolated from the stem bark of this Croton was also evaluated. For this purpose, carbon steel AISI 1020 was immersed in saline media (3,5 % NaCl) in the presence and absence of a microorganism recovered from a pipeline oil sample. Corrosion inhibition efficiency and its mechanisms were investigated by linear sweep voltammetry and electrochemical impedance. Culture-dependent and molecular biology techniques were used to characterize and identify bacterial species present in oil samples. The tested natural products EHC, ECF and DCTN (DMSO as solvent) in abiotic environment presented respectively, corrosion inhibition efficiencies of 57.6% (500 ppm), 86.1% (500 ppm) and 54.5% (62.5 ppm). Adsorption phenomena showed that EHC best fit Frumkin isotherm and ECF to Temkin isotherm. EHC extract (250 ppm) dissolved in a polar microemulsion system (MES-EHC) showed significant maximum inhibition efficiency (93.8%) fitting Langmuir isotherm. In the presence of the isolated Pseudomonas sp, EHC and ECF were able to form eco-compatible organic films with anti-corrosive properties

Proposta de algoritmo para detecção de vazamentos em oleodutos utilizando análise freqüencial de sinais de pressão

Pipeline leak detection is a matter of great interest for companies who transport petroleum and its derivatives, in face of rising exigencies of environmental policies in industrialized and industrializing countries. However, existing technologies are not yet fully consolidated and many studies have been accomplished in order to achieve better levels of sensitivity and reliability for pipeline leak detection in a wide range of flowing conditions. In this sense, this study presents the results obtained from frequency spectrum analysis of pressure signals from pipelines in several flowing conditions like normal flowing, leakages, pump switching, etc. The results show that is possible to distinguish between the frequency spectra of those different flowing conditions, allowing recognition and announce of liquid pipeline leakages from pressure monitoring. Based upon these results, a pipeline leak detection algorithm employing frequency analysis of pressure signals is proposed, along with a methodology for its tuning and calibration. The proposed algorithm and its tuning methodology are evaluated with data obtained from real leakages accomplished in pipelines transferring crude oil and water, in order to evaluate its sensitivity, reliability and applicability to different flowing conditions