GULF OF MEXICO'S OFFSHORE OIL PLATFORM WIND POTENTIAL

http://digitalcommons.colby.edu/atlasofmaine2005/1015/thumbnail.jpg

Gulf of Mexico's Offshore Oil Platform Wind Potential

There are over 6000 natural resource drilling platforms in the Gulf of Mexico, all of which will become obsolete once their deposits are extracted. This study examined one of the possible alternate uses for these platforms, wind power potential. Using ArcGIS the number of platforms was reduced by weighting their distance from National Data Buoy Center wind speed collection points and water depth. Calculations were done to assess the optimal sites remaining, as well as provide an estimate of the energy potential for each site. Data for this project was obtained from the Minerals Management Service (MMS), United States Geological Service (USGS), and National Data Buoy Center (NDBC). A major limitation of this project was a lack of NDBC wind speed buoys, creating large data gaps and excluding many oil rigs that have otherwise high energy potential.

Adaptive, Decentralized, And Real-Time Sampling Strategies For Resource Constrained Hydraulic And Hydrologic Sensor Networks

We discuss the development and performance of a low-power sensor node (hardware, software and algorithms) that autonomously controls the sampling interval of a suite of sensors based on local state estimates and future predictions of water flow. The problem is motivated by the need to accurately reconstruct abrupt state changes in urban watersheds and stormwater systems. Presently, the detection of these events is limited by the temporal resolution of sensor data. It is often infeasible, however, to increase measurement frequency due to energy and sampling constraints. This is particularly true for real-time water quality measurements, where sampling frequency is limited by reagent availability, sensor power consumption, and, in the case of automated samplers, the number of available sample containers. These constraints pose a significant barrier to the ubiquitous and cost effective instrumentation of large hydraulic and hydrologic systems. Each of our sensor nodes is equipped with a low-power microcontroller and a wireless module to take advantage of urban cellular coverage. The node persistently updates a local, embedded model of flow conditions while IP-connectivity permits each node to continually query public weather servers for hourly precipitation forecasts. The sampling frequency is then adjusted to increase the likelihood of capturing abrupt changes in a sensor signal, such as the rise in the hydrograph – an event that is often difficult to capture through traditional sampling techniques. Our architecture forms an embedded processing chain, leveraging local computational resources to assess uncertainty by analyzing data as it is collected. A network is presently being deployed in an urban watershed in Michigan and initial results indicate that the system accurately reconstructs signals of interest while significantly reducing energy consumption and the use of sampling resources. We also expand our analysis by discussing the role of this approach for the efficient real-time measurement of stormwater systems.

Optimized Water Demand Management Through Intelligent Sensing And Analytics: The WISDOM Approach

New business and technology platforms are required to sustainably manage urban water resources [1,2]. However, any proposed solutions must be cognisant of security, privacy and other factors that may inhibit adoption and hence impact. The FP7 WISDOM project (funded by the European Commission - GA 619795) aims to achieve a step change in water and energy savings via the integration of innovative Information and Communication Technologies (ICT) frameworks to optimize water distribution networks and to enable change in consumer behavior through innovative demand management and adaptive pricing schemes [1,2,3]. The WISDOM concept centres on the integration of water distribution, sensor monitoring and communication systems coupled with semantic modelling (using ontologies, potentially connected to BIM, to serve as intelligent linkages throughout the entire framework) and control capabilities to provide for near real-time management of urban water resources. Fundamental to this framework are the needs and operational requirements of users and stakeholders at domestic, corporate and city levels and this requires the interoperability of a number of demand and operational models, fed with data from diverse sources such as sensor networks and crowsourced information. This has implications regarding the provenance and trustworthiness of such data and how it can be used in not only the understanding of system and user behaviours, but more importantly in the real-time control of such systems. Adaptive and intelligent analytics will be used to produce decision support systems that will drive the ability to increase the variability of both supply and consumption [3]. This in turn paves the way for adaptive pricing incentives and a greater understanding of the water-energy nexus. This integration is complex and uncertain yet being typical of a cyber-physical system, and its relevance transcends the water resource management domain. The WISDOM framework will be modeled and simulated with initial testing at an experimental facility in France (AQUASIM – a full-scale test-bed facility to study sustainable water management), then deployed and evaluated in in two pilots in Cardiff (UK) and La Spezia (Italy). These demonstrators will evaluate the integrated concept providing insight for wider adoption.

Estudo e desenvolvimento de um sensor de CO2 de baixo custo

Este trabalho descreve um estudo e desenvolvimento de um sensor de dióxido de carbono (CO2), de baixo custo, para monitoramento da qualidade do ar em ambientes climatizados. O sensor aqui proposto baseia-se na técnica de absorção em infravermelho não dispersivo (NDIR). Este trabalho avalia alguns métodos já empregados e propõe um modelo alternativo visando uma solução de baixo custo que possa ser incorporada a sistemas de monitoramento e/ou condicionamento existentes, permitindo o controle do teor de CO2. A metodologia inclui o estudo dos diferentes tipos de sensores de CO2, a seleção da técnica mais apropriada para medição, o estudo das alternativas para implementação da técnica selecionada, o desenvolvimento, testes e avaliações da solução. Especificamente desenvolveu-se uma solução em termos de sensor de CO2 que utiliza componentes comerciais, sendo facilmente reprodutível e de custo reduzido. O sensor desenvolvido tem faixa de medição entre 330 a mais de 10000 ppm, com resolução estimada em torno de 20 a 30 ppm, com erro em relação ao padrão menor que 10% da medição ou 150 ppm,o que for maior.

Monitoramento de temperaturas noturnas da superfície terrestre no estado do Rio Grande do Sul com uso do sensor orbital AVHRR/NOAA

A temperatura da superfície terrestre (TST), além da ação determinante sobre o crescimento e o desenvolvimento das plantas, influencia também muitos processos físicos, químicos e biológicos, tendo significativa relevância científica em um vasto campo das atividades de pesquisa e gerenciamento dos recursos naturais. O objetivo geral deste estudo foi verificar a adequação do uso de sensores orbitais AVHRR/3 NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) classe POES (Polar Operational Environmental Satellites) para mapeamento de temperaturas da superfície terrestre no Rio Grande do Sul, visando sua implementação em programas operacionais de monitoramento agrometeorológico. No estudo realizado no período de junho a setembro de 2002, foram utilizadas 11 imagens noturnas e 20 imagens diurnas, captadas na estação de recepção de imagens NOAA pertencente ao Centro Estadual de Pesquisas em Sensoriamento Remoto e Meteorologia (CEPSRM). Após processamento, as imagens foram utilizadas para a determinação da temperatura de brilho da banda 4 e 5 da TST através dos métodos de Becker e Li (1990), Kerr et al. (1992) e Sobrino et al. (1993). A TST obtida a partir das imagens foi comparada aos dados de temperatura do ar obtidos em 13 estações meteorológicas de superfície Os resultados mostraram que os sensores orbitais AVHRR/3 são adequados para o mapeamento noturno de temperaturas da superfície terrestre no Rio Grande do Sul. O método de Sobrino et al. (1993) é o mais adequado entre os métodos testados para a estimativa das temperaturas noturnas no Estado, embora ainda seja necessário um aprofundamento teórico em relação aos efeitos atmosféricos sobre regiões localizadas em baixas latitudes. Também a temperatura estimada por sensores remotos pode ser utilizada para estimar a temperatura do ar nos locais avaliados, sendo que ainda deve ser testada a extrapolação para outros locais.

Why join a carbon club?: a study of the banks participating in the Brazilian “Business for Climate Platform”

Why do firms that present low levels of (direct) carbon emissions participate in “carbon clubs”, which have the goal of managing and reducing greenhouse gas (GHG) emissions? In order to answer this question, we collected data from both primary and secondary sources from firms operating in the Brazilian banking sector, which are members of the Businesses for Climate Platform (Plataforma Empresas pelo Clima e EPC). We first looked for answers in the institutional theory and resource based view of the firm (RBV). By confronting the arguments presented by these streams of scientific enquiry with empirical data, we worked on theory testing. In particular, we analyzed the institutional pressures and resources and capabilities of the focus companies, in order to understand the rationales for proactive sustainability management. We found evidences of the arguments presented by both the institutional theory and the RBV. By studying an industry that is not a frequent subject to research on socio-environmental issues e for not being considered of high impact e in an emerging market economy, the research contributes to both the further development of the institutional theory and the advancement of sustainability management in corporations.

Hudumia: a platform to support spontaneous volunteers' situational awareness, coordination and safety underemergency scenarios

Spontaneous volunteers always emerge under emergency scenarios and are vital to a successful community response, yet some uncertainty subsists around their role and its inherent acceptance by official entities under emergency scenarios. In our research we have identified that most of the spontaneous volunteers do have none or little support from official entities, hence they end up facing critical problems as situational awareness, safety instructions and guidance, motivation and group organization. We argue that official entities still play a crucial role and should change some of their behaviors regarding spontaneous volunteerism. We aim with this thesis to design a software architecture and a framework in order to implement a solution to support spontaneous volunteerism under emergency scenarios along with a set of guidelines for the design of open information management systems. Together with the collaboration from both citizens and emergency professionals we have been able to attain several important contributions, as the clear identification of the roles taken by both spontaneous volunteers and professionals, the importance of volunteerism in overall community response and the role which open collaborative information management systems have in the community volunteering efforts. These conclusions have directly supported the design guidelines of our software solution proposal. In what concerns to methodology, we first review literature on technologies support to emergencies and how spontaneous volunteers actually challenge these systems. Following, we have performed a field research where we have observed that the emerging of spontaneous volunteer’s efforts imposes new requirements for the design of such systems, which leaded to the creation of a cluster of design guidelines that supported our software solution proposal to address the volunteers’ requirements. Finally we have architected and developed an online open information management tool which has been evaluated via usability engineering methods, usability user tests and heuristic evaluations.

Investigação numérica do desempenho de um sensor de fibra ótica de índice de refração, baseado em SPR e utilizando COMSOL multiphysics

Esta tese é dedicada aos sensores de fibra ótica especificamente aos sensores baseados no fenómeno de ressonância de plasmão de superfície, SPR (Surface Plasmon Resonance), gerados em fibras óticas com configuração do tipo “D”, para aplicação em sensores refratométricos. Numa primeira parte desta dissertação são descritos os aspetos teóricos fundamentais para a compreensão dos fenómenos de ressonância de plasmões de superfície e a sua utilização em sistemas sensores. Estes fenómenos ocorrem na superfície de interface entre metais e outros meios materiais, sendo capazes de afetar as propriedades em reflexão e transmissão de uma onda eletromagnética incidente (feixe luminoso), de uma forma que é fortemente dependente dos meios na proximidade do metal. Assim, a medição das propriedades do feixe luminoso, como por exemplo o comprimento de onda de ressonância com SPR, permite monitorizar esses meios. Numa segunda fase foi implementada a simulação destes modelos, em COMSOL Multiphysics, que permitia não só a obtenção dos espetros de transmissão dos fenómenos de ressonância de plasmões de superfície, mas também a obtenção das distribuições do campo elétrico e magnético em função das dimensões do sensor. O COMSOL permitiu também a obtenção das curvas do deslocamento do comprimento de onda ressonante, perante variações do índice de refração exterior, da espessura do metal, da espessura da bainha e da espessura de outro elemento de elevado índice de refração. A fase seguinte foi verificar que os resultados dos métodos teóricos para os diferentes parâmetros de estudo eram semelhantes aos resultados obtidos no COMSOL. Conclui-se que com este programa é possível criar novos sensores em fibra ótica, baseados em SPR, para melhorar e otimizar os parâmetros de ressonância e sensibilidade do sensor. A última fase do trabalho baseou-se na modelização de uma fibra cuja configuração seja tal que possa criar um pequeno efeito de antena e fazer com que parte da luz seja guiada para o exterior da fibra e possa interatuar com o meio externo para melhor sensibilidade.

Sistema sensor em fibra ótica para deteção de gás

O presente trabalho descreve duas técnicas de deteção de gás baseadas em fibra ótica e apresenta dois sistemas sensores testados em ambiente laboratorial, usando técnicas de processamento de sinal usualmente associadas à espetroscopia de absorção. O estudo inicial do estado da arte dos sensores baseados em fibra ótica para a deteção de gases apresenta soluções com elevada seletividade, sensibilidade e resolução que permitem tempos de resposta curtos e esquemas de multiplexagem versáteis. A técnica de espetroscopia de absorção direta (DAS) permite a deteção de gases de forma simples e com alguma eficácia, mas com uma baixa relação-sinal-ruido. A espetroscopia por modulação de comprimento de onda (WMS) é uma técnica muito eficaz e de elevada sensibilidade para a deteção de gases, dado que a deteção é deslocada para frequências afastadas do ruído base, melhorando significativamente a relação-sinal-ruído. Estas técnicas foram escolhidas para a implementação de dois sistemas optoeletrónicos, totalmente controlados pelas respetivas aplicações em LabVIEW para a deteção e monitorização de amónia (NH3), dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4). O trabalho é finalizado com a caraterização laboratorial dos sistemas e avaliação do desempenho, permitindo a otimização dos sistemas e técnicas implementados. De referir que o trabalho realizado nas instalações da Unidade de Optoeletrónica e Sistemas Eletrónicos (UOSE) do Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores (INESC), Tecnologia e Ciência (TEC), laboratório associado coordenado pelo INESC Porto, permitiu, excelentes condições de trabalho, essenciais para implementar de forma prática os diversos conceitos estudados, bem como testar e caraterizar todos os sistemas desenvolvidos em ambiente laboratorial. O trabalho desenvolvido enquadra-se no âmbito do projeto europeu ECOAL-MGT (Gestão ecológica de pilhas de resíduos de carvão), que será implementado para monitorização remota de parâmetros fundamentais de uma escombreira de carvão em auto-combustão em S.ºPedro da Cova, Portugal.

Sensor for cysteine based on oxovanadium(IV) complex of Salen modified carbon paste electrode

The electrochemical behavior of a carbon paste electrode modified (CPEM) with N,N′-ethylenebis(salicylideneiminato)oxovanadium(IV) complex ([(VO)-O-IV(Salen)]) was investigated as a new sensor for cysteine. Cyclic voltammetry at the modified electrode in 0.1 mol L-1 KCl Solution (pH 5.0) showed a single-electron reduction/oxidation of the Couple VO3+/VO2+. The CPEM with [VO(Salen)] presented good electrochemical stability in a wide pH range (4.0-10.0) and an ability to electrooxidate cysteine at 0.65 V versus SCE. These results demonstrate the viability of the use of this modified electrode as an amperometric sensor for cysteine determination. © 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Odometria visual baseada em técnicas de structure from motion

Visual Odometry is the process that estimates camera position and orientation based solely on images and in features (projections of visual landmarks present in the scene) extraced from them. With the increasing advance of Computer Vision algorithms and computer processing power, the subarea known as Structure from Motion (SFM) started to supply mathematical tools composing localization systems for robotics and Augmented Reality applications, in contrast with its initial purpose of being used in inherently offline solutions aiming 3D reconstruction and image based modelling. In that way, this work proposes a pipeline to obtain relative position featuring a previously calibrated camera as positional sensor and based entirely on models and algorithms from SFM. Techniques usually applied in camera localization systems such as Kalman filters and particle filters are not used, making unnecessary additional information like probabilistic models for camera state transition. Experiments assessing both 3D reconstruction quality and camera position estimated by the system were performed, in which image sequences captured in reallistic scenarios were processed and compared to localization data gathered from a mobile robotic platform