Dynamic cluster scheduling for cluster-tree WSNs

While Cluster-Tree network topologies look promising for WSN applications with timeliness and energy-efficiency requirements, we are yet to witness its adoption in commercial and academic solutions. One of the arguments that hinder the use of these topologies concerns the lack of flexibility in adapting to changes in the network, such as in traffic flows. This paper presents a solution to enable these networks with the ability to self-adapt their clusters’ duty-cycle and scheduling, to provide increased quality of service to multiple traffic flows. Importantly, our approach enables a network to change its cluster scheduling without requiring long inaccessibility times or the re-association of the nodes. We show how to apply our methodology to the case of IEEE 802.15.4/ZigBee cluster-tree WSNs without significant changes to the protocol. Finally, we analyze and demonstrate the validity of our methodology through a comprehensive simulation and experimental validation using commercially available technology on a Structural Health Monitoring application scenario.

Autoconsumo fotovoltaico, um elemento de eficiência energética. Caso de estudo: ISEP

Mestrado em Energias Sustentáveis

Simulação Dinâmica do Centro de Dia e Apoio à Terceira Idade de Leça do Balio

Pela importância que os edifícios têm na utilização de energia, a avaliação do seu desempenho energético é de grande relevância, uma vez que, em grande parte, passa por estes a concretização das metas europeias definidas para 2020, no que concerne à diminuição da utilização de energia. Tendo em conta que os edifícios representam 40% do consumo de energia total, e estando o sector em expansão, esta realidade obriga a uma procura de soluções integradas de arquitetura e engenharia que promovam a sustentabilidade dos edifícios. Foi efetuado um estudo num edifício constituído por dois corpos, um mais antigo que funciona como centro de dia e um mais recente que funciona como lar, localizados no concelho de Matosinhos, onde se identificaram os pontos de maior consumo energético, para os quais foram sugeridas alterações no sentido de baixar os custos com a factura energética. Nesta dissertação foi utilizado um software de simulação dinâmica para avaliação do comportamento térmico do edifício nas condições atuais e, posteriormente, foram simulados outros cenários com alterações ao nível da envolvente térmica dos edifícios e dos seus sistemas técnicos, que permitiram identificar algumas medidas de melhoria de eficiência energética. As medidas de melhoria sugeridas implicam uma redução energética, ao nível do consumo de água quente sanitária, consumo de gás natural e electricidade. De entre essas medidas, e com um payback inferior a 8 anos e meio, destacam-se a instalação de redutores de caudal, a substituição da caldeira e da bomba de recirculação, a instalação de painéis solares térmicos e a redução da quantidade de lâmpadas.

An intelligent clustering scheme for distributed intrusion detection in vehicular cloud computing

In recent years, vehicular cloud computing (VCC) has emerged as a new technology which is being used in wide range of applications in the area of multimedia-based healthcare applications. In VCC, vehicles act as the intelligent machines which can be used to collect and transfer the healthcare data to the local, or global sites for storage, and computation purposes, as vehicles are having comparatively limited storage and computation power for handling the multimedia files. However, due to the dynamic changes in topology, and lack of centralized monitoring points, this information can be altered, or misused. These security breaches can result in disastrous consequences such as-loss of life or financial frauds. Therefore, to address these issues, a learning automata-assisted distributive intrusion detection system is designed based on clustering. Although there exist a number of applications where the proposed scheme can be applied but, we have taken multimedia-based healthcare application for illustration of the proposed scheme. In the proposed scheme, learning automata (LA) are assumed to be stationed on the vehicles which take clustering decisions intelligently and select one of the members of the group as a cluster-head. The cluster-heads then assist in efficient storage and dissemination of information through a cloud-based infrastructure. To secure the proposed scheme from malicious activities, standard cryptographic technique is used in which the auotmaton learns from the environment and takes adaptive decisions for identification of any malicious activity in the network. A reward and penalty is given by the stochastic environment where an automaton performs its actions so that it updates its action probability vector after getting the reinforcement signal from the environment. The proposed scheme was evaluated using extensive simulations on ns-2 with SUMO. The results obtained indicate that the proposed scheme yields an improvement of 10 % in detection rate of malicious nodes when compared with the existing schemes.

A Green Approach for Selfish Misbehavior Detection in 802.11-Based Wireless Networks

IEEE 802.11 is one of the most well-established and widely used standard for wireless LAN. Its Medium Access control (MAC) layer assumes that the devices adhere to the standard’s rules and timers to assure fair access and sharing of the medium. However, wireless cards driver flexibility and configurability make it possible for selfish misbehaving nodes to take advantages over the other well-behaving nodes. The existence of selfish nodes degrades the QoS for the other devices in the network and may increase their energy consumption. In this paper we propose a green solution for selfish misbehavior detection in IEEE 802.11-based wireless networks. The proposed scheme works in two phases: Global phase which detects whether the network contains selfish nodes or not, and Local phase which identifies which node or nodes within the network are selfish. Usually, the network must be frequently examined for selfish nodes during its operation since any node may act selfishly. Our solution is green in the sense that it saves the network resources as it avoids wasting the nodes energy by examining all the individual nodes of being selfish when it is not necessary. The proposed detection algorithm is evaluated using extensive OPNET simulations. The results show that the Global network metric clearly indicates the existence of a selfish node while the Local nodes metric successfully identified the selfish node(s). We also provide mathematical analysis for the selfish misbehaving and derived formulas for the successful channel access probability.

System Level Simulation and Radio Resource Management for Distributed Antenna Systems with Cognitive Radio and Multi-Cell Cooperation

4th International Conference on Future Generation Communication Technologies (FGCT 2015), Luton, United Kingdom.

Abdominoplasty and Thoraco-Epigastric Flaps for Large Anterior Trunk Defects after Dermatofibrosarcoma Protuberans Wide Resection: Two Illustrative Cases

INTRODUCTION: Excision of large dermatofibrosarcoma protuberans in the anterior aspect of the trunk often results in large surgical defects that frequently dictate the need for microsurgical reconstruction. However, this option is not always available. PRESENTATION OF CASE: The authors describe two patients with very large anterior trunk dermatofibrosarcoma protuberans: one in the epigastric region and the other in the hypogastric region. In the patient with the hypogastric tumor, a classical abdominoplasty flap associated with umbilical transposition was used to cover the skin defect after muscle and fascial plication, and placement of a polypropylene mesh. In the patient with the epigastric tumor, a synthetic mesh was also placed, and the skin and subcutaneous defect was reconstructed with a reverse abdominoplasty flap and two thoraco-epigastric flaps. In both cases, complete closure was possible without immediate or late complications. DISCUSSION: The local options described in this paper present several potential advantages compared to microsurgical reconstruction, namely they are easier and faster to perform and teach; they provide a good skin color and texture match; they are not associated with distant donor site morbidity; follow-up is usually less cumbersome; the post-operative hospital stay tends to be shorter; they are less costly; they are less prone to complete failure. CONCLUSION: The authors believe that these two patients clearly show that local flaps, although frequently neglected, continue to be valid options for reconstructing large anterior trunk defects, even in the current era of microsurgery enthusiasm.

Desenvolvimento e Controlo de um Veículo Autónomo Aéreo Quadrotor

A crescente necessidade de meios de inspecção e recolha de informação de infraestruturas e do meio ambiente natural, origina o recurso a meios tecnológicos cada vez mais evoluídos. Neste contexto, os robôs móveis autónomos aéreos surgem como uma ferramenta importante. Em particular, os veículos aéreos de asa móvel, pela sua manobrabilidade e controlo podem-se utilizar eficazmente em meios complexos como cenários interiores onde o ambiente é parcialmente controlado. A sua utilização em coordenação com outros veículos robóticos móveis e em particular com a crescente autonomia de decisão, permitem uma eficiência elevada, por exemplo, em tarefas de recolha automática de informação, vigilância, apoio a comunicações, etc. A inexistência de um veículo autónomo de asa móvel no cenário multi-robótico desenvolvido pelo Laboratório de Sistemas Autónomos do Instituto Superior de Engenharia do Porto, aliada às suas aplicações referidas, criou a necessidade do desenvolvimento de um veículo desta gama. Identificou-se, pois, o desenvolvimento de um veículo autónomo aéreo do tipo quadrotor com capacidade de vôo base estabilizado como o problema a resolver. Foi efectuado um levantamento de requisitos do sistema, a caracterização de um veículo autónomo aéreo Vertical Take-off and Landing - VTOL, e efectuado um trabalho de pesquisa a fim de possibilitar o conhecimento das técnicas e tecnologias envolvidas. Tendo em vista o objectivo de controlo e estabilização do veículo, foi efectuada a modelização do sistema que serviu não só para a melhor compreensão da sua dinâmica mas também para o desenvolvimento de um simulador que possibilitou a validação de estratégias de controlo e avaliação de comportamentos do veículo para diferentes cenários. A inexistência de controladores de motores brushless adequada (frequência de controlo), originou o desenvolvimento de um controlador dedicado para motores brushless, motores esses utilizados para a propulsão do veículo. Este controlador permite uma taxa de controlo a uma frequência de 20KHz, possui múltiplas interfaces de comunicação (CAN, RS232, Ethernet, SPI e JTAG), é de reduzido peso e dimensões e modular, visto ter sido implementado em dois módulos, i.e., permite a sua utilização com diferentes interfaces de potência. Projectou-se um veículo autónomo aéreo em termos físicos com a definição da sua arquitectura de hardware e software bem como o sistema de controlo de vôo. O sistema de estabilização de vôo compreende o processamento de informação fornecida por um sistema de navegação inercial, um sonar e o envio de referências de velocidade para cada um dos nós de controlo ligados a um barramento CAN instalado no veículo. A implementação do veículo foi alcançada nas suas vertentes mecânica, de hardware e software. O UAV foi equipado com um sistema computacional dotando-o de capacidades para o desempenho de tarefas previamente analisadas. No presente trabalho, são também tiradas algumas conclusões sobre o desenvolvimento do sistema e sua implementação bem como perspectivada a sua evolução futura no contexto de missões coordenadas de múltiplos veículos robóticos.

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.

Intrusion tolerant routing with data consensus in wireless sensor networks

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Fatores individuais de risco de infeção hospitalar : conhecer para prevenir

RESUMO - Medidas efetivas de prevenção e controlo de infeção, assim como a sua aplicação diária e consistente, devem fazer parte da cultura de segurança dos profissionais de saúde para promover a excelência da prestação de cuidados. Também a identificação dos fatores de riscos individuais de infeção é crucial e indispensável para a adoção de medidas para a gestão desses mesmos riscos. A avaliação do risco pretende determinar a probabilidade que um doente tem de adquirir ou disseminar uma infeção hospitalar (IH) (WIRRAL, 2008) nas unidades de saúde. A avaliação deve ser efetuada na admissão do doente e, de forma periódica durante o internamento, usando uma grelha de avaliação, integrada no processo global de cuidados do doente. Efetuada a avaliação de risco individual, que pressupõe a identificação dos fatores de risco do doente (fatores de risco intrínsecos e extrínsecos) pode ser implementado um plano de cuidados individualizado para os gerir. Pretendeu-se com este estudo identificar os fatores de risco de infeção hospitalar do doente que estão presentes na admissão e/ou que podem surgir durante o seu internamento, para que posteriormente seja possível determinar as medidas de prevenção (gestão do risco) a aplicar individualmente. Foi realizado um estudo de caso-controlo com os doentes internados no Hospital dos Lusíadas em 2011 com o objetivo de, por um lado, determinar os fatores de risco individuais que contribuem para a aquisição da IH e, por outro, caraterizar os fatores de risco para uma futura identificação de possíveis medidas de prevenção e controlo da aquisição e transmissão cruzada da infeção hospitalar. A população em estudo foi constituída pelos doentes que foram internados, entre 1 de Janeiro e 31 de Dezembro de 2011 sendo os casos os doentes em que foi identificada a presença de infeção hospitalar através do programa institucional de vigilância epidemiológica das infeções, tendo os controlos sido selecionados numa razão de 3:1 caso. Foi utilizado um suporte estruturado para a colheita de dados, com a listagem de fatores de risco identificados na revisão bibliográfica e de todos os fatores de risco apresentados pelos doentes em estudo. Os fatores de risco identificados que apresentaram um maior significado estatístico foram: a idade acima dos 50 anos, o género masculino, a administração de antimicrobianos nas três semanas anteriores ao internamento, a colocação de cateter venoso central, a algaliação e, no caso dos doentes cirúrgicos, a cirurgia de urgência e a classificação ASA 3. Após a identificação dos fatores de risco da população estudada neste hospital, é agora possível utilizar a informação obtida e delinear investigações adicionais, objetivando a construção de instrumentos para a identificação de doentes com risco aumentado de infeção.

Impacto do programa nacional de acreditação em saúde : comparação de indicadores entre unidades de saúde familiar acreditadas e não acreditadas

RESUMO - A qualidade é actualmente um factor incontornável do posicionamento das instituições de saúde, independentemente da sua estrutura de financiamento. A prestação de cuidados de qualidade é globalmente entendida como custo-efectiva. A acreditação das instituições de saúde é a forma mais utilizada como garantia dessa mesma qualidade. A aplicação da acreditação nos CSP tem um percurso mais recente, existindo na literatura opiniões distintas quanto aos seus efeitos. Nos últimos anos, Portugal implementou uma reforma estrutural dos CSP, com a criação das Unidades de Saúde Familiar. Paralelamente, o Departamento da Qualidade em Saúde, sob jurisdição da Direcção Geral da Saúde, implementou o Programa Nacional de Acreditação em Saúde. A acreditação das USF é hoje em dia uma realidade. ! Objectivos: Este trabalho pretende estudar o impacto do Programa Nacional de Acreditação em Saúde ao nível dos CSP, através da comparação dos indicadores de desempenho das Unidades de Saúde Familiar no ano de 2012. Metodologia: Para analisar as diferenças entre USF, identificaram-se os resultados dos indicadores de desempenho disponíveis para o ano 2012, das sete USF Acreditadas. Foram seleccionadas 7 USF Não Acreditadas, tendo como objectivo a criação de pares de USF (Acreditada + Não Acreditada), mantendo a maior homogeneidade possível entre cada unidade. Para cada par, foram identificadas as situações que apresentavam diferenças significativas no desempenho. Da mesma forma, analisaram-se as diferenças significativas por indicador, região e dimensão do desempenho. Procedeu-se à avaliação do grau de cumprimento das metas propostas, identificando desvios face ao objectivo contratualizado. Resultados e Conclusões: As USF Acreditadas apresentam resultados significativamente superiores em 12% das situações e inferiores em 10% das vezes. Não existem diferenças significativas em 4 dos 14 indicadores estudados. As USF Acreditadas são tendencialmente melhores, apresentando contudo diferenças marginais.

Epidemic store for massive scale systems

The MAP-i doctoral program of the Universities of Minho, Aveiro and Porto

Caracterização química e física de conformal coatings envolvidos na produção de PCBA's

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Materiais

Estudo, conceção e desenvolvimento de um equipamento industrial para colocação automática de produtos alimentares em cuvetes

Dissertação de mestrado em Engenharia Mecânica