Sistema mecatrônico de tempo real para monitoramento da qualidade da água embarcado em veleiro robótico autônomo

We propose a mechatronic system for monitoring water quality in rivers, lakes, dams and sea, able to perform the acquisition, processing and presentation of data via the web in real time, in order to facilitate analysis quickly and needs by interested communities. The hardware architecture and software monitoring system has been developed so that it can be generic, that is, supporting different applications. Nevertheless, as a validation of the proposed system, we built a prototype that operates embarked on an autonomous robotic sailboat, a responsible platform for collecting the data in multiple predefined points from a ground station with a planning system navigation. This final application combines the advantages of autonomy of a robotic sailboat with the need for fast and accurate monitoring of water quality, in addition to the use of an autonomous robotic sailboat unmanned facilitate the development of other research in this area.

Fuzzy angel: uma arquitetura distribuída de telemedicina para monitoramento de pacientes com esclerose lateral amiotrófica

The Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disease characterized by progressive muscle weakness that leads the patient to death, usually due to respiratory complications. Thus, as the disease progresses the patient will require noninvasive ventilation (NIV) and constant monitoring. This paper presents a distributed architecture for homecare monitoring of nocturnal NIV in patients with ALS. The implementation of this architecture used single board computers and mobile devices placed in patient’s homes, to display alert messages for caregivers and a web server for remote monitoring by the healthcare staff. The architecture used a software based on fuzzy logic and computer vision to capture data from a mechanical ventilator screen and generate alert messages with instructions for caregivers. The monitoring was performed on 29 patients for 7 con-tinuous hours daily during 5 days generating a total of 126000 samples for each variable monitored at a sampling rate of one sample per second. The system was evaluated regarding the rate of hits for character recognition and its correction through an algorithm for the detection and correction of errors. Furthermore, a healthcare team evaluated regarding the time intervals at which the alert messages were generated and the correctness of such messages. Thus, the system showed an average hit rate of 98.72%, and in the worst case 98.39%. As for the message to be generated, the system also agreed 100% to the overall assessment, and there was disagreement in only 2 cases with one of the physician evaluators.

Fuzzy angel: uma arquitetura distribuída de telemedicina para monitoramento de pacientes com esclerose lateral amiotrófica

The Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disease characterized by progressive muscle weakness that leads the patient to death, usually due to respiratory complications. Thus, as the disease progresses the patient will require noninvasive ventilation (NIV) and constant monitoring. This paper presents a distributed architecture for homecare monitoring of nocturnal NIV in patients with ALS. The implementation of this architecture used single board computers and mobile devices placed in patient’s homes, to display alert messages for caregivers and a web server for remote monitoring by the healthcare staff. The architecture used a software based on fuzzy logic and computer vision to capture data from a mechanical ventilator screen and generate alert messages with instructions for caregivers. The monitoring was performed on 29 patients for 7 con-tinuous hours daily during 5 days generating a total of 126000 samples for each variable monitored at a sampling rate of one sample per second. The system was evaluated regarding the rate of hits for character recognition and its correction through an algorithm for the detection and correction of errors. Furthermore, a healthcare team evaluated regarding the time intervals at which the alert messages were generated and the correctness of such messages. Thus, the system showed an average hit rate of 98.72%, and in the worst case 98.39%. As for the message to be generated, the system also agreed 100% to the overall assessment, and there was disagreement in only 2 cases with one of the physician evaluators.

Extensões na arquitetura SDN para o provisionamento de QoS através do monitoramento e uso de múltiplos caminhos

The substantial increase in the number of applications offered through the computer networks, as well as in the volume of traffic forwarded through the network, have hampered to assure adequate service level to users. The Quality of Service (QoS) offer, honoring specified parameters in Service Level Agreements (SLA), established between the service providers and their clients, composes a traditional and extensive computer networks’ research area. Several schemes proposals for the provision of QoS were presented in the last three decades, but the acting scope of these proposals is always limited due to some factors, including the limited development of the network hardware and software, generally belonging to a single manufacturer. The advent of Software Defined Networking (SDN), along with the maturation of its main materialization, the OpenFlow protocol, allowed the decoupling between network hardware and software, through an architecture which provides a control plane and a data plane. This eases the computer networks scenario, allowing that new abstractions are applied in the hardware composing the data plane, through the development of new software pieces which are executed in the control plane. This dissertation investigates the QoS offer through the use and extension of the SDN architecture. Based on the proposal of two new modules, one to perform the data plane monitoring, SDNMon, and the second, MP-ROUTING, developed to determine the use of multiple paths in the forwarding of data referring to a flow, we demonstrated in this work that some QoS metrics specified in the SLAs, such as bandwidth, can be honored. Both modules were implemented and evaluated through a prototype. The evaluation results referring to several aspects of both proposed modules are presented in this dissertation, showing the obtained accuracy of the monitoring module SDNMon and the QoS gains due to the utilization of multiple paths defined by the MP-Routing, when forwarding data flow through the SDN.

Serious Game no tratamento de obesidade infantil: uma proposta de interação natural com monitoramento remoto

The number of overweight people has increased in the last few years. Factors such as attention to diet and changes in lifestyle are crucial in the prevention and control of obesity and diseases related to it. Experts believe that such actions are most effective when initiated during childhood, and that children raised in an environment that encourages physical activity ultimately become healthier adults. However, to arouse and maintain interest in such activities represent a major challenge, which are initially perceived as repetitive and boring, and, thus, soon abandoned. Computer games, traditionally seen as stimulants to a sedentary lifestyle are changing this perception using non-conventional controls that require constant movement of the player. Applications that combine the playfulness of such games to physical activity through devices, like Microsoft Kinect, might become interesting tools in this scenario, by using the familiarity of Natural User Interfaces along with the challenge and the fun of video games, in order to make attractive exercise routines for schoolchildren. The project carried out consists of an exergame composed of several activities designed and implemented with the participation of a Physical Educator, aimed at children between eight and ten years old, whose performance and progress can be remotely monitored by a professional via web interface. The application arising from this work was accompanied by tests with a group of graduating Physical Education students from the University of Rio Verde GO, and subsequently validated through questionnaires whose results are shown on this work.

Pesquisa, desenvolvimento e caracterizacao de materiais dosimetricos para monitoramento em processos de irradiacao com doses altas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Estudo da distribuição de metais em água, sedimento e organismos aquáticos de rios e reservatórios pertencentes à rede de monitoramento da qualidade dos sedimentos do estado de São Paulo, Brasil

Dissertação (Mestrado)

Flores de energia: a experiência do NEMA - Núcleo de Educação e Monitoramento Ambiental na constituição de intelectuais orgânicos

Este estudo visa compreender a experiência do NEMA – Núcleo de Educação e Monitoramento Ambiental na constituição de intelectuais orgânicos. A pesquisa busca identificar por meio de relatos das pessoas que formaram e formam o NEMA, bem como da trajetória que o Núcleo vem desenhando no cenário ambiental, como esse espaço constitui intelectuais orgânicos. O conceito de intelectuais orgânicos partiu de Antonio Gramsci (1882 – 1937), que desponta como um dos grandes teóricos da teoria social marxista. Para Gramsci o intelectual é mais do que uma pessoa das letras, ou um produtor e transmissor de ideias. Os intelectuais são também mediadores, legitimadores, e produtores de práticas sociais; eles cumprem uma função de natureza eminentemente política. Este aspecto interessa uma vez que o NEMA surgiu nesse movimento de resistir ao conhecimento e práticas sufocantes que constituem nossas práticas sociais. Intelectuais transformadores que aglutinam outros, a fim de romper com a opressão, fornecendo dessa forma a liderança da ética, da política e da pedagogia para a criticidade da realidade. A pesquisa com base qualitativa permitiu estabelecer os referenciais teóricos, a pesquisa em documentos e outras formas de informação e a apropriação da Análise Textual Discursiva – ATD para organizar o corpus por meio dos relatos de 30 pessoas que tiveram a experiência do NEMA. Os resultados possibilitam afirmar que os intelectuais orgânicos do NEMA se constituem em Ondas, isto é passam de uma reflexão sobre si mesmo – Quem eu sou?, estabelece uma relação de pertencimento com o lugar que atuam – O lugar onde vivemos, lidam com uma diversidade de pessoas, instituições e situações – Biodiversidade, estabelecem diálogos e se fazem representar em espaços de discussão – Biosfera e Ecologia e buscam a continuidade de suas ações por meio de novos projetos – Planejamento Ambiental. O estudo vislumbra que a experiência do NEMA contribua na vanguarda da construção dialógica do saber com os movimentos sociais para que estes saberes possam ser implementados na práxis destes movimentos, no fronte da relação natureza e sociedade.

Efeitos do cobre na macrófita potamogeton pectinatus L. e sua possível utilização o monitoramento ou remediação de ambientes aquáticos contaminados por este metal

O cobre é um metal essencial para as plantas, porém considerado tóxico quando em elevadas concentrações na água. No caso de macrófitas aquáticas já foi demonstrado que este metal inibe o processo fotossintético e provoca alterações pigmentares. Neste contexto, expusemos (96h) a macrófita aquática Potamogeton pectinatus (L.) à diferentes concentrações de cobre 1, 10, 100 e 1000 µM para avaliar o potencial bioacumulador da planta, e às concentrações de 1, 10 e 100 µM de Cu para verificar os possíveis efeitos do metal na taxa fotossintética (24 e 96h) em diferentes intensidades luminosas (17, 100, 300 e 500 µmol/m2 /s), no teor pigmentar (96h) e no crescimento das macrófitas (30 dias). Para os experimentos de bioacumulação mantivemos um grupo de plantas controle (sem adição de cobre no meio), enquanto que para os outros testes mantivemos um grupo controle e um grupo em solução nutritiva de Hoagland 100%, que contem cobre e outros micronutrientes em concentrações ideais para sobrevivência e crescimento de P. pectinatus. Nossos resultados mostram que a macrófita P. pectinatus é capaz de acumular altas concentrações de cobre, sendo que este acúmulo aumenta com a elevação dos níveis do metal na água. Apesar de basicamente não haver diferença estatística entre a concentração do metal nos diferentes órgãos da planta, as raízes mostraram-se capazes de acumular mais cobre que as folhas e caule com base no fator de bioconcentração. Com relação aos teores de clorofila “a”, “b” e carotenoides, estes foram menores nas folhas das plantas controle em comparação com as plantas em solução de Hogland, mas esta diferença só foi significativa nas plantas expostas ao cobre, que apresentaram menor concentração dos teores pigmentares já à 1 µM de Cu. Quanto à fotossíntese, em 24h de exposição, novamente observamos um efeito negativo da ausência e presença de cobre nas concentrações de 1, 10 e 100 µM, bem como, um efeito da luminosidade, de forma que as plantas em solução de Hoagland apresentaram maior taxa fotossintética quando em 100 µmol/m2 /s. Em virtude de um aumento na respiração em 96h, a fotossíntese, quando ocorreu, foi menor que em 24h e não diferiu entre os grupos e luminosidade. Em relação ao crescimento, as plantas perderam biomassa, mas mantiveram seus comprimentos e apenas aquelas em solução de Hoagland aumentaram seu número de folhas. Ainda, verificou-se clorose e necrose nas plantas controle e expostas ao cobre. Diante do exposto, concluímos que a macrófita P. pectinatus acumula altas concentrações de cobre, principalmente na raiz, sendo capaz e refletir as concentrações do metal no meio. Esta condição, sugere seu uso no biomonitoramento e fitorremediação de locais contaminados por cobre. Por outro lado, elas mostram-se sensíveis ao metal pela redução no teor pigmentar e fotossíntese, sugerindo estes como mecanismos toxicidade do cobre.

Sensoriamento óptico quase-distribuído aplicado ao monitoramento de trocadores de calor de usinas hidrelétricas

This work aims to develop optical sensors for temperature monitoring in hydroelectric power plant heat exchangers. The proposed sensors are based on the Fiber Bragg Gratings technology. First of all, a prototype with three sensors inscribed in a same fiber was developed. This fiber was then fixed to a conventional Pt100 sensor rod and inserted in a thermowell. The ensemble was then calibrated in a workbench, presenting a maximum combined uncertainty of 2,06 °C. The sensor was installed in one of the heat exchangers of the Salto Osório’s hydroelectric power plant. This power plant is situated in the Iguaçu river, at the Paraná state. Despite the satisfactory results, the sensor was improved to a second version. In this, fifteen optical Bragg sensors were inscribed in a same fiber. The fixation with a conventional sensor was no longer necessary, because the first version results comproved the efficiency and response time in comparison to a conventional sensor. For this reason, it was decided to position the fiber inside a stainless steel rod, due to his low thermal expansion coefficient and high corrosion immunity. The utilization of fifteen fiber Bragg gratings aims to improve the sensor spatial resolution. Therefore, measurements every ten centimeters with respect to the heat exchanger’s height are possible. This provides the generation of a thermal map of the heat exchanger’s surface, which can be used for determination of possible points of obstruction in the hydraulic circuit of the heat exchanger. The heat exchanger’s obstruction in hydroelectric power plants usually occur by bio-fouling, and has direct influence in the generator’s cooling system efficiency. The obtained results have demonstrated the feasibility in application of the optical sensors technology in hydroelectric power plants.

Arquitetura para o desenvolvimento de unidades de medição fasorial sincronizada no monitoramento a nível de distribuição

This work presents a low cost architecture for development of synchronized phasor measurement units (PMU). The device is intended to be connected in the low voltage grid, which allows the monitoring of transmission and distribution networks. Developments of this project include a complete PMU, with instrumentation module for use in low voltage network, GPS module to provide the sync signal and time stamp for the measures, processing unit with the acquisition system, phasor estimation and formatting data according to the standard and finally, communication module for data transmission. For the development and evaluation of the performance of this PMU, it was developed a set of applications in LabVIEW environment with specific features that let analyze the behavior of the measures and identify the sources of error of the PMU, as well as to apply all the tests proposed by the standard. The first application, useful for the development of instrumentation, consists of a function generator integrated with an oscilloscope, which allows the generation and acquisition of signals synchronously, in addition to the handling of samples. The second and main, is the test platform, with capabality of generating all tests provided by the synchronized phasor measurement standard IEEE C37.118.1, allowing store data or make the analysis of the measurements in real time. Finally, a third application was developed to evaluate the results of the tests and generate calibration curves to adjust the PMU. The results include all the tests proposed by synchrophasors standard and an additional test that evaluates the impact of noise. Moreover, through two prototypes connected to the electrical installation of consumers in same distribution circuit, it was obtained monitoring records that allowed the identification of loads in consumer and power quality analysis, beyond the event detection at the distribution and transmission levels.

Monitoramento por microcontrolador do cultivo de spirulina em fotobiorreator raceway

A oportunidade de produção de biomassa microalgal tem despertado interesse pelos diversos destinos que a mesma pode ter, seja na produção de bioenergia, como fonte de alimento ou servindo como produto da biofixação de dióxido de carbono. Em geral, a produção em larga escala de cianobactérias e microalgas é feita com acompanhamento através de análises físicoquímicas offline. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi monitorar a concentração celular em fotobiorreator raceway para produção de biomassa microalgal usando técnicas de aquisição digital de dados e controle de processos, pela aquisição de dados inline de iluminância, concentração de biomassa, temperatura e pH. Para tal fim foi necessário construir sensor baseado em software capaz de determinar a concentração de biomassa microalgal a partir de medidas ópticas de intensidade de radiação monocromática espalhada e desenvolver modelo matemático para a produção da biomassa microalgal no microcontrolador, utilizando algoritmo de computação natural no ajuste do modelo. Foi projetado, construído e testado durante cultivos de Spirulina sp. LEB 18, em escala piloto outdoor, um sistema autônomo de registro de informações advindas do cultivo. Foi testado um sensor de concentração de biomassa baseado na medição da radiação passante. Em uma segunda etapa foi concebido, construído e testado um sensor óptico de concentração de biomassa de Spirulina sp. LEB 18 baseado na medição da intensidade da radiação que sofre espalhamento pela suspensão da cianobactéria, em experimento no laboratório, sob condições controladas de luminosidade, temperatura e fluxo de suspensão de biomassa. A partir das medidas de espalhamento da radiação luminosa, foi construído um sistema de inferência neurofuzzy, que serve como um sensor por software da concentração de biomassa em cultivo. Por fim, a partir das concentrações de biomassa de cultivo, ao longo do tempo, foi prospectado o uso da plataforma Arduino na modelagem empírica da cinética de crescimento, usando a Equação de Verhulst. As medidas realizadas no sensor óptico baseado na medida da intensidade da radiação monocromática passante através da suspensão, usado em condições outdoor, apresentaram baixa correlação entre a concentração de biomassa e a radiação, mesmo para concentrações abaixo de 0,6 g/L. Quando da investigação do espalhamento óptico pela suspensão do cultivo, para os ângulos de 45º e 90º a radiação monocromática em 530 nm apresentou um comportamento linear crescente com a concentração, apresentando coeficiente de determinação, nos dois casos, 0,95. Foi possível construir um sensor de concentração de biomassa baseado em software, usando as informações combinadas de intensidade de radiação espalhada nos ângulos de 45º e 135º com coeficiente de determinação de 0,99. É factível realizar simultaneamente a determinação inline de variáveis do processo de cultivo de Spirulina e a modelagem cinética empírica do crescimento do micro-organismo através da equação de Verhulst, em microcontrolador Arduino.

Monitoramento e identificação numérico e experimental de danos em vigas e pontes de aço e concreto utilizando transformadas de wavelet

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2015.

Monitoramento sazonal da atividade antioxidante das folhas de Erythroxylum suberosum A.St.-Hil. : correlação com o teor de hiperosídeo e isoquercitrina

Dissertação (mestrado em Ciências Farmacêuticas)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ciências da Saúde, Pós-graduação em Ciências Farmacêuticas, 2015.