Multi-agent management system for electric vehicle charging

This paper proposes an implementation, based on a multi-agent system, of a management system for automated negotiation of electricity allocation for charging electric vehicles (EVs) and simulates its performance. The widespread existence of charging infrastructures capable of autonomous operation is recognised as a major driver towards the mass adoption of EVs by mobility consumers. Eventually, conflicting requirements from both power grid and EV owners require automated middleman aggregator agents to intermediate all operations, for example, bidding and negotiation, between these parts. Multi-agent systems are designed to provide distributed, modular, coordinated and collaborative management systems; therefore, they seem suitable to address the management of such complex charging infrastructures. Our solution consists in the implementation of virtual agents to be integrated into the management software of a charging infrastructure. We start by modelling the multi-agent architecture using a federated, hierarchical layers setup and as well as the agents' behaviours and interactions. Each of these layers comprises several components, for example, data bases, decision-making and auction mechanisms. The implementation of multi-agent platform and auctions rules, and of models for battery dynamics, is also addressed. Four scenarios were predefined to assess the management system performance under real usage conditions, considering different types of profiles for EVs owners', different infrastructure configurations and usage and different loads on the utility grid (where real data from the concession holder of the Portuguese electricity transmission grid is used). Simulations carried with the four scenarios validate the performance of the modelled system while complying with all the requirements. Although all of these have been performed for one charging station alone, a multi-agent design may in the future be used for the higher level problem of distributing energy among charging stations. Copyright (c) 2014 John Wiley & Sons, Ltd.

Aplicação da metodologia SMED numa linha de envernizamento/pintura de revestimentos de cortiça

O presente trabalho visa a redução do tempo de mudança de produção e consequente aumento de produtividade de uma linha de envernizamento/pintura integrada na empresa Amorim Revestimentos SA, unidade S. Paio de Oleiros, que se dedica à produção de pisos flutuantes. Esta necessidade surgiu pelo facto desta linha de produção ser um ponto de estrangulamento do processo produtivo no departamento em que está inserida, devido principalmente à diminuição do tamanho de lotes e aumento da variedade de artigos a produzir. O trabalho envolveu as várias etapas da ferramenta SMED às quais está inerente a aplicação da técnica 5S às máquinas e ferramentas garantindo, assim, o posto de trabalho arrumado, limpo, seguro e com tudo pronto a ser utilizado. Aplicou-se a ferramenta SMED a dois tipos de mudança de acabamento e à mudança de rolo de pintura. Após a implementação desta ferramenta verificou-se uma redução de tempos de 37% (48 para 30 minutos) na mudança de pintura e acabamento de verniz, reduziu-se 25% (32 para 24 minutos) na mudança só de pintura e 13% (46 para 40 minutos) na mudança de rolo de pintura. Estes resultados foram alcançados através da redução do tempo das tarefas externas e internas e transformação das tarefas internas em externas consequentes da aplicação de um conjunto de ações de melhorias. Também foi fundamental a alteração do método de trabalho e a organização geral do posto de trabalho, no que diz respeito à repartição equilibrada das tarefas pelos dois operadores, alteração do sequenciamento das tarefas e aplicação da técnica 5S. As soluções encontradas estão sendo monitorizadas através do registo efectuado pelos operadores e realização de auditorias internas para garantir a perpetuação dos resultados.

Sistema de monitorização da qualidade e consumo de energia elétrica

A racionalização do consumo de energia elétrica é um tema que assume uma importância crescente nos dias de hoje. O elevado consumo de energia, principalmente a nível comercial/industrial, tem motivado o aparecimento de questões políticas, económico-sociais e ambientais que visam a sensibilização dos consumidores para a gestão eficiente dos seus recursos. Neste sentido, as empresas e instituições têm demonstrado interesse em encontrar soluções de gestão nas suas instalações elétricas que permitam a monitorização de indicadores e a previsão de falhas cuja ocorrência acarreta elevados custos de reparação/substituição, de paragem de produção, entre outros. O estudo aqui apresentado surge no âmbito de um projeto académico, cuja finalidade se prende com a implementação de um sistema de monitorização da qualidade e consumo de energia elétrica no Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP). Baseado numa rede de dispositivos analisadores de parâmetros de energia elétrica, estes equipamentos de medição dispõem de software próprio, o GridVis, que permite o acesso remoto, através de uma rede Ethernet, aos parâmetros de energia (grandezas físicas elétricas). O sistema desenvolvido é capaz de identificar parâmetros de consumo de energia anómalos e emitir alertas, pré-programados em linguagem C++ e diagrama de blocos. Permite, por exemplo, detetar um consumo instantâneo excessivo de energia e alertar a sua ocorrência. As páginas de acesso aos parâmetros medidos por cada dispositivo são acessíveis através de uma interface gráfica desenvolvida em Adobe Flash que inclui, de uma forma simples e organizada, a informação relativa à distribuição dos dispositivos de medição. Num contexto de expansão deste projeto para outros edifícios do ISEP, a solução desenvolvida encontra-se preparada para ser adaptada em qualquer local, desde que reúna certos requisitos.

Definition of Distribution Network Tariffs Considering Distribution Generation and Demand Response

The use of distribution networks in the current scenario of high penetration of Distributed Generation (DG) is a problem of great importance. In the competitive environment of electricity markets and smart grids, Demand Response (DR) is also gaining notable impact with several benefits for the whole system. The work presented in this paper comprises a methodology able to define the cost allocation in distribution networks considering large integration of DG and DR resources. The proposed methodology is divided into three phases and it is based on an AC Optimal Power Flow (OPF) including the determination of topological distribution factors, and consequent application of the MW-mile method. The application of the proposed tariffs definition methodology is illustrated in a distribution network with 33 buses, 66 DG units, and 32 consumers with DR capacity.

A New Heuristic Providing an Effective Initial Solution for a Simulated Annealing approach to Energy Resource Scheduling in Smart Grids

An intensive use of dispersed energy resources is expected for future power systems, including distributed generation, especially based on renewable sources, and electric vehicles. The system operation methods and tool must be adapted to the increased complexity, especially the optimal resource scheduling problem. Therefore, the use of metaheuristics is required to obtain good solutions in a reasonable amount of time. This paper proposes two new heuristics, called naive electric vehicles charge and discharge allocation and generation tournament based on cost, developed to obtain an initial solution to be used in the energy resource scheduling methodology based on simulated annealing previously developed by the authors. The case study considers two scenarios with 1000 and 2000 electric vehicles connected in a distribution network. The proposed heuristics are compared with a deterministic approach and presenting a very small error concerning the objective function with a low execution time for the scenario with 2000 vehicles.

Automatização da alocação de posições na estrutura organizacional de SAP

Este documento apresenta uma análise ao desenvolvimento de uma solução que pretende automatizar o processo de alocação de colaboradores a posições na estrutura organizacional de uma empresa. A solução destina-se a um cliente que utiliza o módulo de recursos humanos de um sistema SAP para gerir toda está informação. O cliente da Konkconsulting para o qual foi desenvolvida a solução possui um modelo organizacional de elevada complexidade, com mais de 180000 colaboradores dispersos em milhares de organizações em todo o mundo. A solução tem como objetivo melhorar a forma como a sua estrutura organizacional está a ser gerida, de modo a reduzir a quantidade de informação desnecessária que é constantemente criada pelos utilizadores sem qualquer critério. Para que tal fosse possível foram implementadas um conjunto de funcionalidades em SAP (mais concretamente no módulo de recursos humanos) com o objetivo de automatizar a alocação e a manutenção de todas as posições dentro da empresa. Estas funcionalidades foram diretamente integradas na aplicação do cliente que é responsável pela gestão de processos na área dos recursos humanos, de modo a garantir que todas as restruturações provocadas por novas contratações, realocações de colaboradores ou suspensões são automaticamente geridas por estas funcionalidades. O documento detalha a forma como as funcionalidades foram desenvolvidas e integradas nos diferentes componentes da aplicação de modo a garantir a alocação automática de colaboradores ao contexto organizacional pretendido. Todo este processo é inovador no que diz respeito a SAP e visa essencialmente uma necessidade do cliente que não se encontra satisfeita por nenhuma solução ou aplicação do sistema. A implementação desta solução permitiu automatizar um processo que era executado manualmente pelos administradores do sistema e que provocava inconsistências de dados frequentes.

Avaliação do Desempenho Energético e da Qualidade do Ar Interior do Edifício Principal do Parque Biológico de Vila Nova de Gaia

A presente dissertação tem como principal propósito avaliar o desempenho energético e a qualidade do ar interior do edifício principal do Parque Biológico de Vila Nova de Gaia (PBG). Para esse efeito, este estudo relaciona os termos definidos na legislação nacional em vigor até à presente data, e referentes a esta área de atuação, em particular, os presentes no SCE, RSECE, RCCTE e RSECE-QAI. Para avaliar o desempenho energético, procedeu-se numa primeira fase ao processo de auditoria no local e posteriormente à realização de uma simulação dinâmica detalhada, cuja modelação do edifício foi feita com recurso ao software DesignBuilder. Após a validação do modelo simulado, por verificação do desvio entre os consumos energéticos registados nas faturas e os calculados na simulação, igual a 5,97%, foi possível efetuar a desagregação dos consumos em percentagem pelos diferentes tipos de utilizações. Foi também possível determinar os IEE real e nominal, correspondendo a 29,9 e 41.3 kgep/m2.ano, respetivamente, constatando-se através dos mesmos que o edifício ficaria dispensado de implementar um plano de racionalização energética (PRE) e que a classe energética a atribuir é a C. Contudo, foram apresentadas algumas medidas de poupança de energia, de modo a melhorar a eficiência energética do edifício e reduzir a fatura associada. Destas destacam-se duas propostas, a primeira propõe a alteração do sistema de iluminação interior e exterior do edifício, conduzindo a uma redução no consumo de eletricidade de 47,5 MWh/ano, com um período de retorno de investimento de 3,5 anos. A segunda está relacionada com a alteração do sistema de produção de água quente para o aquecimento central, através do incremento de uma caldeira a lenha ao sistema atual, que prevê uma redução de 50 MWh no consumo de gás natural e um período de retorno de investimento de cerca de 4 anos. Na análise realizada à qualidade do ar interior (QAI), os parâmetros quantificados foram os exigidos legalmente, excetuando os microbiológicos. Deste modo, para os parâmetros físicos, temperatura e humidade relativa, obtiveram-se os resultados médios de 19,7ºC e 66,9%, respetivamente, ligeiramente abaixo do previsto na legislação (20,0ºC no período em que foi feita a medição, inverno). No que diz respeito aos parâmetros químicos, os valores médios registados para as concentrações de dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), ozono (O3), formaldeído (HCHO), partículas em suspensão (PM10) e radão, foram iguais a 580 ppm, 0,2 ppm, 0,06 ppm, 0,01 ppm, 0,07 mg/m3 e 196 Bq/m3, respetivamente, verificando-se que estão abaixo dos valores máximos de referência presentes no regulamento (984 ppm, 10,7 ppm, 0,10 ppm, 0,08 ppm, 0,15 mg/m3 e 400 Bq/m3). No entanto, o parâmetro relativo aos compostos orgânicos voláteis (COV) teve um valor médio igual a 0,84 ppm, bastante acima do valor máximo de referência (0,26 ppm). Neste caso, terá que ser realizada uma nova série de medições utilizando meios cromatográficos, para avaliar qual(ais) são o(s) agente(s) poluidor(es), de modo a eliminar ou atenuar as fontes de emissão.

O financiamento por capitação ajustada pelo risco em contexto de integração vertical de cuidados de saúde : a utilização dos consumos com medicamentos como proxy da carga de doença em ambulatório

RESUMO - Introdução - Com o presente projecto de investigação pretendeu-se estudar o financiamento por capitação ajustado pelo risco em contexto de integração vertical de cuidados de saúde, recorrendo particularmente a informação sobre o consumo de medicamentos em ambulatório como proxy da carga de doença. No nosso país, factores como a expansão de estruturas de oferta verticalmente integradas, inadequação histórica da sua forma de pagamento e a recente possibilidade de dispor de informação sobre o consumo de medicamentos de ambulatório em bases de dados informatizadas são três fortes motivos para o desenvolvimento de conhecimento associado a esta temática. Metodologia - Este trabalho compreende duas fases principais: i) a adaptação e aplicação de um modelo de consumo de medicamentos que permite estimar a carga de doença em ambulatório (designado de PRx). Nesta fase foi necessário realizar um trabalho de selecção, estruturação e classificação do modelo. A sua aplicação envolveu a utilização de bases de dados informatizadas de consumos com medicamentos nos anos de 2007 e 2008 para a região de Saúde do Alentejo; ii) na segunda fase foram simulados três modelos de financiamento alternativos que foram propostos para financiar as ULS em Portugal. Particularmente foram analisadas as dimensões e variáveis de ajustamento pelo risco (índices de mortalidade, morbilidade e custos per capita), sua ponderação relativa e consequente impacto financeiro. Resultados - Com o desenvolvimento do modelo PRx estima-se que 36% dos residentes na região Alentejo têm pelo menos uma doença crónica, sendo a capacidade de estimação do modelo no que respeita aos consumos de medicamentos na ordem dos 0,45 (R2). Este modelo revelou constituir uma alternativa a fontes de informação tradicionais como são os casos de outros estudos internacionais ou o Inquérito Nacional de Saúde. A consideração dos valores do PRx para efeitos de financiamento per capita introduz alterações face a outros modelos propostos neste âmbito. Após a análise dos montantes de financiamento entre os cenários alternativos, obtendo os modelos 1 e 2 níveis de concordância por percentil mais próximos entre si comparativamente ao modelo 3, seleccionou-se o modelo 1 como o mais adequado para a nossa realidade. Conclusão - A aplicação do modelo PRx numa região de saúde permitiu concluir em função dos resultados alcançados, que já existe a possibilidade de estruturação e operacionalização de um modelo que permite estimar a carga de doença em ambulatório a partir de informação relativa ao seu perfil de consumo de medicamentos dos utentes. A utilização desta informação para efeitos de financiamento de organizações de saúde verticalmente integradas provoca uma variação no seu actual nível de financiamento. Entendendo este estudo como um ponto de partida onde apenas uma parte da presente temática ficará definida, outras questões estruturantes do actual sistema de financiamento não deverão também ser olvidadas neste contexto. ------- ABSTRACT - Introduction - The main goal of this study was the development of a risk adjustment model for financing integrated delivery systems (IDS) in Portugal. The recent improvement of patient records, mainly at primary care level, the historical inadequacy of payment models and the increasing number of IDS were three important factors that drove us to develop new approaches for risk adjustment in our country. Methods - The work was divided in two steps: the development of a pharmacy-based model in Portugal and the proposal of a risk adjustment model for financing IDS. In the first step an expert panel was specially formed to classify more than 33.000 codes included in Portuguese pharmacy national codes into 33 chronic conditions. The study included population of Alentejo Region in Portugal (N=441.550 patients) during 2007 and 2008. Using pharmacy data extracted from three databases: prescription, private pharmacies and hospital ambulatory pharmacies we estimated a regression model including Potential Years of Life Lost, Complexity, Severity and PRx information as dependent variables to assess total cost as the independent variable. This healthcare financing model was compared with other two models proposed for IDS. Results - The more prevalent chronic conditions are cardiovascular (34%), psychiatric disorders (10%) and diabetes (10%). These results are also consistent with the National Health Survey. Apparently the model presents some limitations in identifying patients with rheumatic conditions, since it underestimates prevalence and future drug expenditure. We obtained a R2 value of 0,45, which constitutes a good value comparing with the state of the art. After testing three scenarios we propose a model for financing IDS in Portugal. Conclusion - Drug information is a good alternative to diagnosis in determining morbidity level in a population basis through ambulatory care data. This model offers potential benefits to estimate chronic conditions and future drug costs in the Portuguese healthcare system. This information could be important to resource allocation decision process, especially concerning risk adjustment and healthcare financing.

Programa de exercício e promoção da actividade física após cirurgia por cancro da mama

RESUMO: Objectivo: O exercício tem sido identificado como um factor de promoção da qualidade de vida em mulheres submetidas a cirurgia por cancro de mama. Mas os níveis de actividade física tendem a reduzir após o diagnóstico de cancro de mama e a manterem-se baixos após fim dos tratamentos. O objectivo deste estudo é verificar se um programa de exercício físico supervisionado, associado a estratégias motivacionais em mulheres submetidas a cirurgia por cancro da mama e que mantêm a intervenção usual praticada, é mais efectivo no aumento dos níveis de actividade física, na redução do índice de massa corporal e na melhoria da qualidade de vida, do que o tratamento usualmente praticado. Metodologia: Trata-se de um estudo piloto experimental, aleatorizado e controlado. Cumpriram os critérios de inclusão no estudo 37 utentes submetidas a cirurgia por cancro de mama no Hospital Fernando Fonseca, Amadora, e submetidos à intervenção usual da fisioterapia. Foram aleatoriamente distribuídas pelos grupos experimental (n=19) e de controlo (n=18). O contacto telefónico foi feito por um elemento externo, cego em relação à distribuição dos sujeitos. Alguns elementos desistiram ou não puderam participar no estudo. O número de sujeitos final foi de 11 para o grupo experimental e de 10 para o grupo de controlo, idênticos na média de idades. Todos os sujeitos mantiveram a intervenção usual da fisioterapia. Os sujeitos do grupo experimental foram ainda submetidos ao programa de exercício e promoção da actividade física. Todo o grupo foi avaliado no início do programa, no final do mesmo (12 semanas) e após 6 meses de follow-up, nos seguintes indicadores: nível de actividade física, pelo International Physical Activity Questionnaire (IPAQ), índice de massa corporal e qualidade de vida, pelos questionários: European Organization for Research and Treatment of Cancer Quality of Life Questionnaire (EORTC QLQ-C30) e Supplementary Questionnaire Breast Cancer Module (QLQ-BR23). Resultados: O programa implementado demonstrou-se efectivo no aumento dos níveis de actividade física (p=0,017) e na qualidade de vida associada ao estado funcional (p=0,016) e ao estado de saúde global auto-percepcionado (p=0,030) no final do programa. Foi ainda possível identificar resultados positivos noutras variáveis estudadas, como por exemplo a fadiga auto-reportada, mas que não se demonstraram estatisticamente significativos, facto que pode atribuir-se à reduzida dimensão da amostra. Conclusões: Apesar de algumas limitações, este estudo é de grande a importância para a comunidade científica preocupada com crescente problemática do cancro de mama. Mais uma vez se demonstra que o exercício físico é uma estratégia importante para a melhoria do estado de saúde de pacientes confrontados com doença. Esta comprovação é de grande interesse para os profissionais de saúde e particularmente para os fisioterapeutas dedicados à promoção da saúde nesta população.---------------------ABSTRACT: Purpose: Exercise has been identified as a quality of life promoting factor, amongst women after breast cancer surgery. But the physical activity levels reduce significantly after a diagnosis of breast cancer and remain low after treatment is completed. The aim of this study is to determine whether a supervised group exercise program allied to motivating strategies in women after breast cancer surgery in conjunction with standard treatment, is more effective in improving physical activity levels, reducing body mass index and promoting quality of life, than standard treatment on its own. Methods: This is a pilot randomized controlled trial. Thirty-seven women, submitted to breast cancer surgery in the Hospital Fernando Fonseca, Amadora, and submitted to standard physiotherapy intervention, completed the inclusion criteria. They were randomly allocated into intervention group (n=19) and control group (n=18). The telephone contact was done by an external element, blind to the subjects’ allocation. Some elements declined or could not participate. The final intervention group was n=11 and the control n=10, similar in age. All subjects maintained the standard physiotherapy intervention. The experimental group was submitted to the exercise and health promotion program. The complete group was evaluated in the beginning of the program, at the final (after 12 weeks) and after 6 months follow-up, using as outcomes: physical activity index with the international Physical Activity Questionnaire (IPAQ), the body mass index and quality of life using the European Organization for Research and Treatment of Cancer Quality of Life Questionnaire (EORTC QLQ-C30) and Supplementary Questionnaire Breast Cancer Module (QLQBR23). Results: The studied program demonstrated to be effective in improving the physical activity index (p=0,017) and quality of live related to physical functioning (p=0,016) and to global health status (p=0,030) at the end of the program. It was possible to find positive results in some other outcomes, such as fatigue, although the differences were not statistically significant. We believe that these results can be attributed to the small sample size. Conclusions: Although we can identify some methodological constrains, this is a very important study for scientific community working on the breast cancer subject. Once more, exercise was identified as an important strategy to improve global heath status in breast cancer patients. This represents an important contribution to the health professionals and mostly for physiotherapists working on health promotion subject.

Resolução do problema de atribuição de salas a exames

Este trabalho pretende resolver o problema das alocações de salas a exames no Departamento de Engenharia Mecânica do Instituto Superior de Engenharia do Porto. A solução desenvolvida atribui salas a exames respeitando as restrições de capacidade de salas e a restrição de realização dum único exame por sala num determinado período, por forma a minimizar a atribuição de salas e, consequentemente, docentes a exames. Foi criado um modelo matemático, que representa as variáveis relevantes do problema, e realiza a sua implementação numa plataforma informática amigável para o utilizador. O modelo matemático foi validado comparando as suas soluções com as obtidas através do processo manual. Os resultados do novo método demonstram a sua supremacia relativamente ao modelo atual. No futuro, poderá ser estudada a possibilidade de usar esta ferramenta na resolução do mesmo problema em realidades diferentes da do Departamento de Engenharia Mecânica do ISEP.

Energy-aware task mapping onto heterogeneous platforms using DVFS and sleep states

Heterogeneous multicore platforms are becoming an interesting alternative for embedded computing systems with limited power supply as they can execute specific tasks in an efficient manner. Nonetheless, one of the main challenges of such platforms consists of optimising the energy consumption in the presence of temporal constraints. This paper addresses the problem of task-to-core allocation onto heterogeneous multicore platforms such that the overall energy consumption of the system is minimised. To this end, we propose a two-phase approach that considers both dynamic and leakage energy consumption: (i) the first phase allocates tasks to the cores such that the dynamic energy consumption is reduced; (ii) the second phase refines the allocation performed in the first phase in order to achieve better sleep states by trading off the dynamic energy consumption with the reduction in leakage energy consumption. This hybrid approach considers core frequency set-points, tasks energy consumption and sleep states of the cores to reduce the energy consumption of the system. Major value has been placed on a realistic power model which increases the practical relevance of the proposed approach. Finally, extensive simulations have been carried out to demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm. In the best-case, savings up to 18% of energy are reached over the first fit algorithm, which has shown, in previous works, to perform better than other bin-packing heuristics for the target heterogeneous multicore platform.

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.

Performance Analysis of IEEE 802.15.6 Contention-based MAC Protocol

IEEE International Conference on Communications (IEEE ICC 2015). 8 to 12, Jun, 2015, IEEE ICC 2015 - Communications QoS, Reliability and Modeling, London, United Kingdom.

Task partitioning and priority assignment for distributed hard real-time systems

In this paper, we propose the Distributed using Optimal Priority Assignment (DOPA) heuristic that finds a feasible partitioning and priority assignment for distributed applications based on the linear transactional model. DOPA partitions the tasks and messages in the distributed system, and makes use of the Optimal Priority Assignment (OPA) algorithm known as Audsley’s algorithm, to find the priorities for that partition. The experimental results show how the use of the OPA algorithm increases in average the number of schedulable tasks and messages in a distributed system when compared to the use of Deadline Monotonic (DM) usually favoured in other works. Afterwards, we extend these results to the assignment of Parallel/Distributed applications and present a second heuristic named Parallel-DOPA (P-DOPA). In that case, we show how the partitioning process can be simplified by using the Distributed Stretch Transformation (DST), a parallel transaction transformation algorithm introduced in [1].

Working hours and earnings: are mates’ answers coherent?

As surveys about time allocation among couples are extremely expensive, one way of reducing costs could be to query only one member of the coupler with the same set of questions about him/her and about his/her partner. In this paper we show that after carrying out a survey in this way, the responses given by one partner do not always fit the same econometric model as those obtained from the other.