Sustainability metrics for coal power generation in Australia

The basis of this work was to investigate the relative environmental impacts of various power generators knowing that all plants are located in totally different environments and that different receptors will experience different impacts. Based on IChemE sustainability metrics paradigm, we calculated potential environmental indicators (P-EI) that represent the environmental burden of masses of potential pollutants discharged into different receiving media. However, a P-EI may not be of significance, as it may not be expressed at all in different conditions, so to try and include some receiver significance we developed a methodology to take into account some specific environmental indicators (S-EI) that refer to the environmental attributes of a specific site. In this context, we acquired site specific environmental data related to the airsheds and water catchment areas in different locations for a limited number of environmental indicators such as human health (carcinogenic) effects, atmospheric acidification, photochemical (ozone) smog and eutrophication. The S-EI results from this particular analysis show that atmospheric acidification has highest impact value while health risks due to fly ash emissions are considered not to be as significant. This is due to the fact that many coal power plants in Australia are located in low population density air sheds. The contribution of coal power plants to photochemical (ozone) smog and eutrophication were not significant. In this study, we have considered emission related data trends to reflect technology performance (e.g., P-EI indicators) while a real sustainability metric can be associated only with the specific environmental conditions of the relevant sites (e.g., S-EI indicators).

Hostile sexism and rape proclivity amongst men

In the current study, we examined the influence of victim type and hostile sexism on men's judgments about an acquaintance rape victim and their self-reported acquaintance rape proclivity. It was predicted that hostile sexism would predict self-reported rape proclivity, but that this relationship would be moderated by victim type. Specifically, it was predicted that participants would report greater proclivity in relation to a victim who appeared not to adhere to traditional gender stereotypes than to a victim who appeared to adhere to such stereotypes. Further, in line with D. Abrams, G. T. Viki, B. Masser, and G. Bohner (2003), it was predicted that the relationship between hostile sexism and rape proclivity would be mediated by perceptions of token resistance by the victim. Results partially supported the hypotheses. Hostile sexism was positively related to rape proclivity, but victim type was not found to moderate the relationship. In addition, perceptions of token resistance were found to mediate the hostile sexism and rape proclivity relationship. The results suggest that, at least in terms of rape proclivity, hostile sexists may not differentiate in their targets for sexual aggression.

Hop selection in peer-to-peer WPAN networks

Currently, wireless technology is revolutionizing the way we share information and communicate. The demands for mobility have made wireless technology the primary source for voice communication. Code-division multiple-access (CDMA) is a very popular spread spectrum application due to its claims of low transmission power, higher system capacity, ability to mitigate multipath fading and user interference. In that case, frequency-hopping code-division multiple access (FH-CDMA) has received considerable attention over the past few years. This technique will allow a better performance over a fading channel, message privacy, and immunity to narrowband interference. This paper addresses the characteristics of FH-CDMA in WPAN networks, with an emphasis on frequency-hopped Bluetooth systems. A performance evaluation of FH-CDMA is discussed and simulated. The analysis shows the interaction between the designed parameters and their effect on the network system. Most specifically, the FH-CDMA scheme provides frequency and temporal diversity to combat the effects of interference.

An Investigation of the Irish Road Haulage Industry’s External Environment

The movement of goods is of critical importance to an economy, especially one, which is dependent on international trade such as Ireland. Considering Irelands distribution of manufacturing and other organisations throughout the country, many firms are dependent upon road haulage effectiveness and efficiency. In recent times there has been somewhat of a growing unease in the road haulage industry in relation to increasing cost, squeezing profit margins even tighter. An understanding of the Irish road haulier’s business environment would undoubtedly shed greater light onto their situation. The paper addresses this issue with an analysis of the industry’s competitive environment. The first step of the research methodology was an intensive search for pertinent literature, from which a limited amount of information was obtained. A confined amount of primary research was then carried out. Purposive sampling was used to establish the required respondents. The techniques used were the research conversation approach in combination with semi-structured interviews. Following this a structured postal questionnaire was issued to obtain quantitative statistics. The preliminary results of which are outlined. The analysis identifies a number of issues within the Irish road haulage industry. The paper concludes with the findings that the Irish road haulage industry is at present a brutally competitive environment due to its fragmented nature and the power of its customers. It also identifies the need for further research in order to establish the validity of certain points and issues.

Wind power forecasts using Gaussian processes and numerical weather prediction

Since wind at the earth's surface has an intrinsically complex and stochastic nature, accurate wind power forecasts are necessary for the safe and economic use of wind energy. In this paper, we investigated a combination of numeric and probabilistic models: a Gaussian process (GP) combined with a numerical weather prediction (NWP) model was applied to wind-power forecasting up to one day ahead. First, the wind-speed data from NWP was corrected by a GP, then, as there is always a defined limit on power generated in a wind turbine due to the turbine controlling strategy, wind power forecasts were realized by modeling the relationship between the corrected wind speed and power output using a censored GP. To validate the proposed approach, three real-world datasets were used for model training and testing. The empirical results were compared with several classical wind forecast models, and based on the mean absolute error (MAE), the proposed model provides around 9% to 14% improvement in forecasting accuracy compared to an artificial neural network (ANN) model, and nearly 17% improvement on a third dataset which is from a newly-built wind farm for which there is a limited amount of training data. © 2013 IEEE.

The effect of slow passage in the pulse-pumped quantum dot laser

In recent years, quantum-dot (QD) semiconductor lasers attract significant interest in many practical applications due to their advantages such as high-power pulse generation because to the high gain efficiency. In this work, the pulse shape of an electrically pumped QD-laser under high current is analyzed. We find that the slow rise time of the pulsed pump may significantly affect the high intensity output pulse. It results in sharp power dropouts and deformation of the pulse profile. We address the effect to dynamical change of the phase-amplitude coupling in the proximity of the excited state (ES) threshold. Under 30ns pulse pumping, the output pulse shape strongly depends on pumping amplitude. At lower currents, which correspond to lasing in the ground state (GS), the pulse shape mimics that of the pump pulse. However, at higher currents the pulse shape becomes progressively unstable. The instability is greatest when in proximity to the secondary threshold which corresponds to the beginning of the ES lasing. After the slow rise stage, the output power sharply drops out. It is followed by a long-time power-off stage and large-scale amplitude fluctuations. We explain these observations by the dynamical change of the alpha-factor in the QD-laser and reveal the role of the slowly rising pumping processes in the pulse shaping and power dropouts at higher currents. The modeling is in very good agreement with the experimental observations. © 2014 SPIE.

Numerical analysis of artificial neural network and volterra-based nonlinear equalizers for coherent optical OFDM

One major drawback of coherent optical orthogonal frequency-division multiplexing (CO-OFDM) that hitherto remains unsolved is its vulnerability to nonlinear fiber effects due to its high peak-to-average power ratio. Several digital signal processing techniques have been investigated for the compensation of fiber nonlinearities, e.g., digital back-propagation, nonlinear pre- and post-compensation and nonlinear equalizers (NLEs) based on the inverse Volterra-series transfer function (IVSTF). Alternatively, nonlinearities can be mitigated using nonlinear decision classifiers such as artificial neural networks (ANNs) based on a multilayer perceptron. In this paper, ANN-NLE is presented for a 16QAM CO-OFDM system. The capability of the proposed approach to compensate the fiber nonlinearities is numerically demonstrated for up to 100-Gb/s and over 1000km and compared to the benchmark IVSTF-NLE. Results show that in terms of Q-factor, for 100-Gb/s at 1000km of transmission, ANN-NLE outperforms linear equalization and IVSTF-NLE by 3.2dB and 1dB, respectively.

Design, fabrication, and evaluation of on-chip micro-supercapacitors

Due to the increasing demand for high power and reliable miniaturized energy storage devices, the development of micro-supercapacitors or electrochemical micro-capacitors have attracted much attention in recent years. This dissertation investigates several strategies to develop on-chip micro-supercapacitors with high power and energy density. Micro-supercapacitors based on interdigitated carbon micro-electrode arrays are fabricated through carbon microelectromechanical systems (C-MEMS) technique which is based on carbonization of patterned photoresist. To improve the capacitive behavior, electrochemical activation is performed on carbon micro-electrode arrays. The developed micro-supercapacitors show specific capacitances as high as 75 mFcm-2 at a scan rate of 5 mVs -1 after electrochemical activation for 30 minutes. The capacitance loss is less than 13% after 1000 cyclic voltammetry (CV) cycles. These results indicate that electrochemically activated C-MEMS micro-electrode arrays are promising candidates for on-chip electrochemical micro-capacitor applications. The energy density of micro-supercapacitors was further improved by conformal coating of polypyrrole (PPy) on C-MEMS structures. In these types of micro-devices the three dimensional (3D) carbon microstructures serve as current collectors for high energy density PPy electrodes. The electrochemical characterizations of these micro-supercapacitors show that they can deliver a specific capacitance of about 162.07 mFcm-2 and a specific power of 1.62mWcm -2 at a 20 mVs-1 scan rate. Addressing the need for high power micro-supercapacitors, the application of graphene as electrode materials for micro-supercapacitor was also investigated. The present study suggests a novel method to fabricate graphene-based micro-supercapacitors with thin film or in-plane interdigital electrodes. The fabricated micro-supercapacitors show exceptional frequency response and power handling performance and could effectively charge and discharge at rates as high as 50 Vs-1. CV measurements show that the specific capacitance of the micro-supercapacitor based on reduced graphene oxide and carbon nanotube composites is 6.1 mFcm -2 at scan rate of 0.01Vs-1. At a very high scan rate of 50 Vs-1, a specific capacitance of 2.8 mFcm-2 (stack capacitance of 3.1 Fcm-3) is recorded. This unprecedented performance can potentially broaden the future applications of micro-supercapacitors.

Rate Maximization of Decode-and-Forward Relaying Systems with RF Energy Harvesting

We consider a three-node decode-and-forward (DF) half-duplex relaying system, where the source first harvests RF energy from the relay, and then uses this energy to transmit information to the destination via the relay. We assume that the information transfer and wireless power transfer phases alternate over time in the same frequency band, and their time fraction (TF) may change or be fixed from one transmission epoch (fading state) to the next. For this system, we maximize the achievable average data rate. Thereby, we propose two schemes: (1) jointly optimal power and TF allocation, and (2) optimal power allocation with fixed TF. Due to the small amounts of harvested power at the source, the two schemes achieve similar information rates, but yield significant performance gains compared to a benchmark system with fixed power and fixed TF allocation.

Electromagnetic Emissions from Wireless Power Transfer System

In this paper, the measurement and analysis of the electromagnetic radiated emissions from the wireless power transfer system is reported. The aim is to evaluate the level of the electromagnetic field produced by the magnetic resonance wireless power transfer system. Due to the advances of the wireless power transfer technology, it becomes feasible to apply the wireless power transfer in the electric vehicles charging. Among the existent wireless power transfer technologies, the magnetic resonant coupling is proven to be the most suitable for this task. Because of strong electromagnetic field generated by wireless power transfer system the electromagnetic compatibility has become an important issue.

Progettazione del banco prova per motori ad alta prestazione

Si è progettato un assemblato formato da due container con funzione di porta banco prova motore e una postazione dedicata agli utenti e alle apparecchiature di controllo.

Implementazione di una metodologia basata sulla chimica cinetica estesa tabulata per la simulazione dell'insorgenza e dell'evoluzione della detonazione nei motori ad accensione comandata

L'analisi accurata del processo di combustione è un aspetto sempre più influente nello sviluppo di un motore a combustione interna. In particolare il fenomeno della detonazione pone dei limiti sull'efficienza dei motori ad accensione comandata. Il rapporto di compressione è limitato in fase di progettazione dello sviluppo motore, lasciando al controllo dell'anticipo di accensione il compito di ridurre le problematiche di una combustione anomala. Nella seguente tesi si vuole implementare una metodologia per la valutazione dell'insorgere e dello sviluppo della detonazione in base alle condizioni di funzionamento del motore per differenti miscele di combustibili. Il metodo consiste nell'affiancare la cinetica chimica tabulata al risolutore CFD, \textsc{KIVA-3}. La cinetica chimica permette di determinare la velocità di reazione per differenti specie durante l'ossidazione a partire da precise condizioni ambiente. Il solutore CFD potrebbe risolvere questo tipo di problema ma utilizzare dei modelli con più reazioni chimiche richiede dei tempi di simulazioni troppo elevati. La cinetica chimica tabulata consiste nella determinazione ed estrapolazione dei dati relativi all'evoluzione della detonazione utilizzando schemi cinetici con centinaia o migliaia di reazioni. In seguito alla determinazione della miscela desiderata sono state eseguite delle simulazioni utilizzando il solutore Cantera per la determinazione dell'evoluzione dell'ossigeno. E' stata scelta questa grandezza come indicatore del progresso della detonazione poiché fornisce un'indicazione sullo stato di avanzamento delle reazioni. Successivamente i dati ricavati sono stati forniti al solutore CFD, tramite il quale sono state effettuate delle simulazioni per verificare i risultati ottenuti nella valutazione del comportamento di un motore ad alte prestazioni.

Vita, et fatti dell'invitissimo imperatore Carlo Qvinto, et historie universali del mondo, de' suoi tempi... opera vitilissima a prencipi, signori, & capitani, & qual si voglia persona che d'historie si diletta composta dal Sig. Alfonso Ulloa, con la Pace, & Capitolationi seguite, tra li due potentissimi Prencipi Di Francia, & Spagna : & Con Toaule Copiosissime : & In questa ultima qditione in molti moughi mccresciuta, & migliorata

Afonso de Ulloa, escritor espanhol, nasceu em Zamora na primeira metade do século XVl e morreu em Veneza, Itália, em 1580. Filho de Francisco de Ulloa, oficial que esteve na África com Carlos V, seguiu também a carreira das armas, estabelecendo-se depois em Veneza. Desempenhou várias missões diplomáticas, escreveu muitas obras e traduziu para o italiano, língua que conhecia tanto quanto a materna, autores espanhóis e portugueses. Quanto à obra Vita, et fatti dell' invitissimo imperatore Carlo Qvinto.. . sabe-se que foi pela primeira vez impressa em Veneza em 1560 por Vincenzo Valgrisio e que foi muitas vezes reeditada. Salvo pela época, a edição supra referenciada não oferece grande interesse artístico, mas há uma interessante gravura com a efígie de Carlos V.

3-D reconstruction of the human skeleton during motion

L’analisi del movimento umano ha come obiettivo la descrizione del movimento assoluto e relativo dei segmenti ossei del soggetto e, ove richiesto, dei relativi tessuti molli durante l’esecuzione di esercizi fisici. La bioingegneria mette a disposizione dell’analisi del movimento gli strumenti ed i metodi necessari per una valutazione quantitativa di efficacia, funzione e/o qualità del movimento umano, consentendo al clinico l’analisi di aspetti non individuabili con gli esami tradizionali. Tali valutazioni possono essere di ausilio all’analisi clinica di pazienti e, specialmente con riferimento a problemi ortopedici, richiedono una elevata accuratezza e precisione perché il loro uso sia valido. Il miglioramento della affidabilità dell’analisi del movimento ha quindi un impatto positivo sia sulla metodologia utilizzata, sia sulle ricadute cliniche della stessa. Per perseguire gli obiettivi scientifici descritti, è necessario effettuare una stima precisa ed accurata della posizione e orientamento nello spazio dei segmenti ossei in esame durante l’esecuzione di un qualsiasi atto motorio. Tale descrizione può essere ottenuta mediante la definizione di un modello della porzione del corpo sotto analisi e la misura di due tipi di informazione: una relativa al movimento ed una alla morfologia. L’obiettivo è quindi stimare il vettore posizione e la matrice di orientamento necessari a descrivere la collocazione nello spazio virtuale 3D di un osso utilizzando le posizioni di punti, definiti sulla superficie cutanea ottenute attraverso la stereofotogrammetria. Le traiettorie dei marker, così ottenute, vengono utilizzate per la ricostruzione della posizione e dell’orientamento istantaneo di un sistema di assi solidale con il segmento sotto esame (sistema tecnico) (Cappozzo et al. 2005). Tali traiettorie e conseguentemente i sistemi tecnici, sono affetti da due tipi di errore, uno associato allo strumento di misura e l’altro associato alla presenza di tessuti molli interposti tra osso e cute. La propagazione di quest’ultimo ai risultati finali è molto più distruttiva rispetto a quella dell’errore strumentale che è facilmente minimizzabile attraverso semplici tecniche di filtraggio (Chiari et al. 2005). In letteratura è stato evidenziato che l’errore dovuto alla deformabilità dei tessuti molli durante l’analisi del movimento umano provoca inaccuratezze tali da mettere a rischio l’utilizzabilità dei risultati. A tal proposito Andriacchi scrive: “attualmente, uno dei fattori critici che rallentano il progresso negli studi del movimento umano è la misura del movimento scheletrico partendo dai marcatori posti sulla cute” (Andriacchi et al. 2000). Relativamente alla morfologia, essa può essere acquisita, ad esempio, attraverso l’utilizzazione di tecniche per bioimmagini. Queste vengono fornite con riferimento a sistemi di assi locali in generale diversi dai sistemi tecnici. Per integrare i dati relativi al movimento con i dati morfologici occorre determinare l’operatore che consente la trasformazione tra questi due sistemi di assi (matrice di registrazione) e di conseguenza è fondamentale l’individuazione di particolari terne di riferimento, dette terne anatomiche. L’identificazione di queste terne richiede la localizzazione sul segmento osseo di particolari punti notevoli, detti repere anatomici, rispetto ad un sistema di riferimento solidale con l’osso sotto esame. Tale operazione prende il nome di calibrazione anatomica. Nella maggior parte dei laboratori di analisi del movimento viene implementata una calibrazione anatomica a “bassa risoluzione” che prevede la descrizione della morfologia dell’osso a partire dall’informazione relativa alla posizione di alcuni repere corrispondenti a prominenze ossee individuabili tramite palpazione. Attraverso la stereofotogrammetria è quindi possibile registrare la posizione di questi repere rispetto ad un sistema tecnico. Un diverso approccio di calibrazione anatomica può essere realizzato avvalendosi delle tecniche ad “alta risoluzione”, ovvero attraverso l’uso di bioimmagini. In questo caso è necessario disporre di una rappresentazione digitale dell’osso in un sistema di riferimento morfologico e localizzare i repere d’interesse attraverso palpazione in ambiente virtuale (Benedetti et al. 1994 ; Van Sint Jan et al. 2002; Van Sint Jan et al. 2003). Un simile approccio è difficilmente applicabile nella maggior parte dei laboratori di analisi del movimento, in quanto normalmente non si dispone della strumentazione necessaria per ottenere le bioimmagini; inoltre è noto che tale strumentazione in alcuni casi può essere invasiva. Per entrambe le calibrazioni anatomiche rimane da tenere in considerazione che, generalmente, i repere anatomici sono dei punti definiti arbitrariamente all’interno di un’area più vasta e irregolare che i manuali di anatomia definiscono essere il repere anatomico. L’identificazione dei repere attraverso una loro descrizione verbale è quindi povera in precisione e la difficoltà nella loro identificazione tramite palpazione manuale, a causa della presenza dei tessuti molli interposti, genera errori sia in precisione che in accuratezza. Tali errori si propagano alla stima della cinematica e della dinamica articolare (Ramakrishnan et al. 1991; Della Croce et al. 1999). Della Croce (Della Croce et al. 1999) ha inoltre evidenziato che gli errori che influenzano la collocazione nello spazio delle terne anatomiche non dipendono soltanto dalla precisione con cui vengono identificati i repere anatomici, ma anche dalle regole che si utilizzano per definire le terne. E’ infine necessario evidenziare che la palpazione manuale richiede tempo e può essere effettuata esclusivamente da personale altamente specializzato, risultando quindi molto onerosa (Simon 2004). La presente tesi prende lo spunto dai problemi sopra elencati e ha come obiettivo quello di migliorare la qualità delle informazioni necessarie alla ricostruzione della cinematica 3D dei segmenti ossei in esame affrontando i problemi posti dall’artefatto di tessuto molle e le limitazioni intrinseche nelle attuali procedure di calibrazione anatomica. I problemi sono stati affrontati sia mediante procedure di elaborazione dei dati, sia apportando modifiche ai protocolli sperimentali che consentano di conseguire tale obiettivo. Per quanto riguarda l’artefatto da tessuto molle, si è affrontato l’obiettivo di sviluppare un metodo di stima che fosse specifico per il soggetto e per l’atto motorio in esame e, conseguentemente, di elaborare un metodo che ne consentisse la minimizzazione. Il metodo di stima è non invasivo, non impone restrizione al movimento dei tessuti molli, utilizza la sola misura stereofotogrammetrica ed è basato sul principio della media correlata. Le prestazioni del metodo sono state valutate su dati ottenuti mediante una misura 3D stereofotogrammetrica e fluoroscopica sincrona (Stagni et al. 2005), (Stagni et al. 2005). La coerenza dei risultati raggiunti attraverso i due differenti metodi permette di considerare ragionevoli le stime dell’artefatto ottenute con il nuovo metodo. Tale metodo fornisce informazioni sull’artefatto di pelle in differenti porzioni della coscia del soggetto e durante diversi compiti motori, può quindi essere utilizzato come base per un piazzamento ottimo dei marcatori. Lo si è quindi utilizzato come punto di partenza per elaborare un metodo di compensazione dell’errore dovuto all’artefatto di pelle che lo modella come combinazione lineare degli angoli articolari di anca e ginocchio. Il metodo di compensazione è stato validato attraverso una procedura di simulazione sviluppata ad-hoc. Relativamente alla calibrazione anatomica si è ritenuto prioritario affrontare il problema associato all’identificazione dei repere anatomici perseguendo i seguenti obiettivi: 1. migliorare la precisione nell’identificazione dei repere e, di conseguenza, la ripetibilità dell’identificazione delle terne anatomiche e della cinematica articolare, 2. diminuire il tempo richiesto, 3. permettere che la procedura di identificazione possa essere eseguita anche da personale non specializzato. Il perseguimento di tali obiettivi ha portato alla implementazione dei seguenti metodi: • Inizialmente è stata sviluppata una procedura di palpazione virtuale automatica. Dato un osso digitale, la procedura identifica automaticamente i punti di repere più significativi, nella maniera più precisa possibile e senza l'ausilio di un operatore esperto, sulla base delle informazioni ricavabili da un osso digitale di riferimento (template), preliminarmente palpato manualmente. • E’ stato poi condotto uno studio volto ad indagare i fattori metodologici che influenzano le prestazioni del metodo funzionale nell’individuazione del centro articolare d’anca, come prerequisito fondamentale per migliorare la procedura di calibrazione anatomica. A tale scopo sono stati confrontati diversi algoritmi, diversi cluster di marcatori ed è stata valutata la prestazione del metodo in presenza di compensazione dell’artefatto di pelle. • E’stato infine proposto un metodo alternativo di calibrazione anatomica basato sull’individuazione di un insieme di punti non etichettati, giacenti sulla superficie dell’osso e ricostruiti rispetto ad un TF (UP-CAST). A partire dalla posizione di questi punti, misurati su pelvi coscia e gamba, la morfologia del relativo segmento osseo è stata stimata senza identificare i repere, bensì effettuando un’operazione di matching dei punti misurati con un modello digitale dell’osso in esame. La procedura di individuazione dei punti è stata eseguita da personale non specializzato nell’individuazione dei repere anatomici. Ai soggetti in esame è stato richiesto di effettuare dei cicli di cammino in modo tale da poter indagare gli effetti della nuova procedura di calibrazione anatomica sulla determinazione della cinematica articolare. I risultati ottenuti hanno mostrato, per quel che riguarda la identificazione dei repere, che il metodo proposto migliora sia la precisione inter- che intraoperatore, rispetto alla palpazione convenzionale (Della Croce et al. 1999). E’ stato inoltre riscontrato un notevole miglioramento, rispetto ad altri protocolli (Charlton et al. 2004; Schwartz et al. 2004), nella ripetibilità della cinematica 3D di anca e ginocchio. Bisogna inoltre evidenziare che il protocollo è stato applicato da operatori non specializzati nell’identificazione dei repere anatomici. Grazie a questo miglioramento, la presenza di diversi operatori nel laboratorio non genera una riduzione di ripetibilità. Infine, il tempo richiesto per la procedura è drasticamente diminuito. Per una analisi che include la pelvi e i due arti inferiori, ad esempio, l’identificazione dei 16 repere caratteristici usando la calibrazione convenzionale richiede circa 15 minuti, mentre col nuovo metodo tra i 5 e i 10 minuti.