A comparative study between centralization and decentralization of diagnostic reasoning in EPS

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa de Lisboa para obtenção do grau de mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Intelligent Micro Grid Management using a Multi-Agent approach

Recent changes in electricity markets (EMs) have been potentiating the globalization of distributed generation. With distributed generation the number of players acting in the EMs and connected to the main grid has grown, increasing the market complexity. Multi-agent simulation arises as an interesting way of analysing players’ behaviour and interactions, namely coalitions of players, as well as their effects on the market. MASCEM was developed to allow studying the market operation of several different players and MASGriP is being developed to allow the simulation of the micro and smart grid concepts in very different scenarios This paper presents a methodology based on artificial intelligence techniques (AI) for the management of a micro grid. The use of fuzzy logic is proposed for the analysis of the agent consumption elasticity, while a case based reasoning, used to predict agents’ reaction to price changes, is an interesting tool for the micro grid operator.

Planeamento de redes de distribuição de energia

O planeamento de redes de distribuição tem como objetivo assegurar a existência de capacidade nas redes para a fornecimento de energia elétrica com bons níveis de qualidade de serviço tendo em conta os fatores económicos associados. No âmbito do trabalho apresentado na presente dissertação, foi elaborado um modelo de planeamento que determina a configuração de rede resultante da minimização de custos associados a: 1) perdas por efeito de joule; 2) investimento em novos componentes; 3) energia não entregue. A incerteza associada ao valor do consumo de cada carga é modelada através de lógica difusa. O problema de otimização definido é resolvido pelo método de decomposição de benders que contempla dois trânsitos de potências ótimos (modelo DC e modelo AC) no problema mestre e escravo respectivamente para validação de restrições. Foram também definidos critérios de paragem do método de decomposição de benders. O modelo proposto classifica-se como programação não linear inteira mista e foi implementado na ferramenta de otimização General Algebraic Modeling System (GAMS). O modelo desenvolvido tem em conta todos componentes das redes para a otimização do planeamento, conforme podemos analisar nos casos de estudo implementados. Cada caso de estudo é definido pela variação da importância que cada uma das variáveis do problema toma, tendo em vista cobrir de alguma todos os cenários de operação expetáveis. Através destes casos de estudo verifica-se as várias configurações que a rede pode tomar, tendo em conta as importâncias atribuídas a cada uma das variáveis, bem como os respetivos custos associados a cada solução. Este trabalho oferece um considerável contributo no âmbito do planeamento de redes de distribuição, pois comporta diferentes variáveis para a execução do mesmo. É também um modelo bastante robusto não perdendo o ‘norte’ no encontro de solução para redes de grande dimensão, com maior número de componentes.

Sistema de deteção de arritmias

Esta dissertação apresenta o trabalho realizado no âmbito da unidade curricular de Tese/Dissertação (TEDI), do 2º ano, do Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores no ramo de Automação e Sistemas. O principal objetivo desta dissertação consiste no desenvolvimento de um sistema que permita efetuar a deteção de um determinado número de anomalias num sinal eletrocardiográfico. O coração é um dos órgãos mais importantes do corpo humano. É ele que recebe e bombeia o sangue pelo organismo. Isto é, recebe sangue pobre em oxigénio, encaminha-o para os pulmões onde será enriquecido em oxigénio. O sangue enriquecido em oxigénio é então encaminhado novamente para o coração que será enviado para todas as partes do corpo humano. O eletrocardiograma desempenha um papel fundamental de modo a diagnosticar eventuais anomalias no correto funcionamento do coração. Estas anomalias podem dever-se a diversos fatores como tabaco, colesterol, pressão sanguínea alta ou diabetes entre outros. As anomalias associadas ao ritmo cardíaco são denominadas de arritmias. As arritmias são fundamentalmente originadas pela alteração da frequência ou do ritmo cardíaco. Utilizando a lógica difusa, pretendeu-se desenvolver um sistema que fizesse a identificação de um determinado número de tipos de batimentos entre os quais: o bloqueio do ramo esquerdo (LBBB), bloqueio do ramo direito (RBBB), contração prematura ventricular (VPC) e contração prematura auricular (APC). Todos os desenvolvimentos efetuados, a nível de programação, são neste documento relatados de forma a constituírem um possível guia para a utilização deste tipo de sistemas. Mais ainda, descrevem-se nele toda a pesquisa efetuada e as alternativas de desenvolvimento selecionadas. O Sistema de Deteção de Arritmias (SDA) desenvolvido mostrou-se eficaz desde que o utilizador consiga identificar corretamente os parâmetros que lhe são pedidos. A interface gráfica desenvolvida permitiu também uma maior facilidade durante a análise do sinal eletrocardiográfico.

Reliable link quality estimation in low-power wireless networks and its impact on tree-routing

Radio link quality estimation is essential for protocols and mechanisms such as routing, mobility management and localization, particularly for low-power wireless networks such as wireless sensor networks. Commodity Link Quality Estimators (LQEs), e.g. PRR, RNP, ETX, four-bit and RSSI, can only provide a partial characterization of links as they ignore several link properties such as channel quality and stability. In this paper, we propose F-LQE (Fuzzy Link Quality Estimator, a holistic metric that estimates link quality on the basis of four link quality properties—packet delivery, asymmetry, stability, and channel quality—that are expressed and combined using Fuzzy Logic. We demonstrate through an extensive experimental analysis that F-LQE is more reliable than existing estimators (e.g., PRR, WMEWMA, ETX, RNP, and four-bit) as it provides a finer grain link classification. It is also more stable as it has lower coefficient of variation of link estimates. Importantly, we evaluate the impact of F-LQE on the performance of tree routing, specifically the CTP (Collection Tree Protocol). For this purpose, we adapted F-LQE to build a new routing metric for CTP, which we dubbed as F-LQE/RM. Extensive experimental results obtained with state-of-the-art widely used test-beds show that F-LQE/RM improves significantly CTP routing performance over four-bit (the default LQE of CTP) and ETX (another popular LQE). F-LQE/RM improves the end-to-end packet delivery by up to 16%, reduces the number of packet retransmissions by up to 32%, reduces the Hop count by up to 4%, and improves the topology stability by up to 47%.

Quality-of-service aware routing for static and mobile IPv6-based low-power and lossy sensor networks using RPL

The Internet of Things (IoT) has emerged as a paradigm over the last few years as a result of the tight integration of the computing and the physical world. The requirement of remote sensing makes low-power wireless sensor networks one of the key enabling technologies of IoT. These networks encompass several challenges, especially in communication and networking, due to their inherent constraints of low-power features, deployment in harsh and lossy environments, and limited computing and storage resources. The IPv6 Routing Protocol for Low Power and Lossy Networks (RPL) [1] was proposed by the IETF ROLL (Routing Over Low-power Lossy links) working group and is currently adopted as an IETF standard in the RFC 6550 since March 2012. Although RPL greatly satisfied the requirements of low-power and lossy sensor networks, several issues remain open for improvement and specification, in particular with respect to Quality of Service (QoS) guarantees and support for mobility. In this paper, we focus mainly on the RPL routing protocol. We propose some enhancements to the standard specification in order to provide QoS guarantees for static as well as mobile LLNs. For this purpose, we propose OF-FL (Objective Function based on Fuzzy Logic), a new objective function that overcomes the limitations of the standardized objective functions that were designed for RPL by considering important link and node metrics, namely end-to-end delay, number of hops, ETX (Expected transmission count) and LQL (Link Quality Level). In addition, we present the design of Co-RPL, an extension to RPL based on the corona mechanism that supports mobility in order to overcome the problem of slow reactivity to frequent topology changes and thus providing a better quality of service mainly in dynamic networks application. Performance evaluation results show that both OF-FL and Co-RPL allow a great improvement when compared to the standard specification, mainly in terms of packet loss ratio and average network latency. 2015 Elsevier B.V. Al

Gestão de Informação: Inteligência Artificial

A informação e a sua gestão é considerada nos nossos dias como o principal factor de sucesso ou insucesso para qualquer actividade económica ou social. O desenvolvimento de novas tecnologias força todos os agentes econcómicos a desenvolverem-se nestas áreas para conseguirem vantagens concorrenciais. Este trabalho visa fazer uma apresentação de uma “nova” área da ciência da computação a que se chamou Inteligência Artificial.

Optimização do despacho e reserva girante em sistemas eléctricos híbridos. Estudo de caso: sistema eléctrico da Ilha de Santiago em Cabo Verde

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Energias Renováveis – Conversão Eléctrica e Utilização Sustentáveis

Modelo de sistema de inferência difuso para auxílio da resposta ao risco em projectos

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de mestre em Engenharia e Gestão Industrial

Forearm surface EMG signals recognition and muscoloskeletal system dynamics identification using intelligent computational methods

Biosignals processing, Biological Nonlinear and time-varying systems identification, Electomyograph signals recognition, Pattern classification, Fuzzy logic and neural networks methods

Mètodes algebraics i de teoria de la prova per a la formalització del raonament vague

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Università degli studi di Siena, Italy , entre 2007 i 2009. El projecte ha consistit en un estudi de la formalització lògica del raonament en presència de vaguetat amb els mètodes de la Lògica Algebraica i de la Teoria de la Prova. S'ha treballat fonamental en quatre direccions complementàries. En primer lloc, s'ha proposat un nou plantejament, més abstracte que el paradigma dominant fins ara, per l'estudi dels sistemes de lògica borrosa. Fins ara en l'estudi d'aquests sistemes l'atenció havia recaigut essencialment en l'obtenció de semàntiques basades en tnormes contínues (o almenys contínues per l'esquerra). En primer nivell de major abstracció hem estudiat les propietats de completesa de les lògiques borroses (tant proposicionals com de primer ordre) respecte de semàntiques definides sobre qualsevol cadena de valors de veritat, no necessàriament només sobre l'interval unitat dels nombres reals. A continuació, en un nivell encara més abstracte, s’ha pres l'anomenada jerarquia de Leibniz de la Lògica Algebraica Abstracta que classifica tots els sistemes lògics amb un bon comportament algebraic i s'ha expandit a una nova jerarquia (que anomenem implicacional) que permet definir noves classes de lògiques borroses que contenen quasi totes les conegudes fins ara. En segon lloc, s’ha continuat una línia d'investigació iniciada els darrers anys consistent en l'estudi de la veritat parcial com a noció sintàctica (és a dir, com a constants de veritat explícites en els sistemes de prova de les lògiques borroses). Per primer cop, s’ha considerat la semàntica racional per les lògiques proposicionals i la semàntica real i racional per les lògiques de primer ordre expandides amb constants. En tercer lloc, s’ha tractat el problema més fonamental del significat i la utilitat de les lògiques borroses com a modelitzadores de (part de) els fenòmens de la vaguetat en un darrer article de caràcter més filosòfic i divulgatiu, i en un altre més tècnic en què defensem la necessitat i presentem l'estat de l'art de l'estudi de les estructures algèbriques associades a les lògiques borroses. Finalment, s’ha dedicat la darrera part del projecte a l'estudi de la complexitat aritmètica de les lògiques borroses de primer ordre.

Estudi i implementació d'un sistema multiagent intel·ligent i la seva aplicació a sistemes difusos

Estudi i implementació d'un sistema multiagent intel·ligent i la seva aplicació a sistemes difusos. Utilització de les llibreries JADE i JFuzzyLogic.

Identificació de paisatges funcionals mitjançant anàlisi cluster

El terme paisatge i les seves aplicacions són cada dia més utilitzats per les administracions i altres entitats com a eina de gestió del territori. Aprofitant la gran quantitat de dades en bases compatibles amb SIG (Sistemes d’Informació Geogràfica) existents a Catalunya s’ha desenvolupat una síntesi cartogràfica on s’identifiquen els Paisatges Funcionals (PF) de Catalunya, concepte que fa referència al comportament fisico-ecològic del terreny a partir de variables topogràfiques i climàtiques convenientment transformades i agregades. S’ha utilitzat un mètode semiautomàtic i iteratiu de classificació no supervisada (clustering) que permet la creació d’una llegenda jeràrquica o nivells de generalització. S’ha obtingut com a resultat el Mapa de Paisatges Funcionals de Catalunya (MPFC) amb una llegenda de 26 categories de paisatges i 5 nivells de generalització amb una resolució espacial de 180 m. Paral·lelament, s’han realitzat validacions indirectes sobre el mapa obtingut a partir dels coneixements naturalistes i la cartografia existent, així com també d’un mapa d’incertesa (aplicant lògica difusa) que aporten informació de la fiabilitat de la classificació realitzada. Els Paisatges Funcionals obtinguts permeten relacionar zones de condicions topo-climàtiques homogènies i dividir el territori en zones caracteritzades ambientalment i no políticament amb la intenció que sigui d’utilitat a l’hora de millorar la gestió dels recursos naturals i la planificació d’actuacions humanes.

Memory-based scheduling of scientific computing clusters

This study looks at how increased memory utilisation affects throughput and energy consumption in scientific computing, especially in high-energy physics. Our aim is to minimise energy consumed by a set of jobs without increasing the processing time. The earlier tests indicated that, especially in data analysis, throughput can increase over 100% and energy consumption decrease 50% by processing multiple jobs in parallel per CPU core. Since jobs are heterogeneous, it is not possible to find an optimum value for the number of parallel jobs. A better solution is based on memory utilisation, but finding an optimum memory threshold is not straightforward. Therefore, a fuzzy logic-based algorithm was developed that can dynamically adapt the memory threshold based on the overall load. In this way, it is possible to keep memory consumption stable with different workloads while achieving significantly higher throughput and energy-efficiency than using a traditional fixed number of jobs or fixed memory threshold approaches.