Mobile application as a tool for urban traffic data collection and generation to advanced traveler information systems using Wi-Fi networks available in urban centers

This paper presents an Advanced Traveler Information System (ATIS) developed on Android platform, which is open source and free. The developed application has as its main objective the free use of a Vehicle-to- Infrastructure (V2I) communication through the wireless network access points available in urban centers. In addition to providing the necessary information for an Intelligent Transportation System (ITS) to a central server, the application also receives the traffic data close to the vehicle. Once obtained this traffic information, the application displays them to the driver in a clear and efficient way, allowing the user to make decisions about his route in real time. The application was tested in a real environment and the results are presented in the article. In conclusion we present the benefits of this application. © 2012 IEEE.

Development of an instrumentation system embedded on FPGA for real time measurement of mechanical vibrations in rotating machinery

The real-time monitoring of events in an industrial plant is vital, to monitor the actual conditions of operation of the machinery responsible for the manufacturing process. A predictive maintenance program includes condition monitoring of the rotating machinery, to anticipate possible conditions of failure. To increase the operational reliability it is thus necessary an efficient tool to analyze and monitor the equipments, in real-time, and enabling the detection of e.g. incipient faults in bearings. To fulfill these requirements some innovations have become frequent, namely the inclusion of vibration sensors or stator current sensors. These innovations enable the development of new design methodologies that take into account the ease of future modifications, upgrades, and replacement of the monitored machine, as well as expansion of the monitoring system. This paper presents the development, implementation and testing of an instrument for vibration monitoring, as a possible solution to embed in industrial environment. The digital control system is based on an FPGA, and its configuration with an open hardware design tool is described. Special focus is given to the area of fault detection in rolling bearings. © 2012 IEEE.

Electrical Power Distribution System modeling with VHDL-AMS for the construction of a Real-Time Digital Simulator using FPGAS devices

This paper presents a distribution feeder simulation using VHDL-AMS, considering the standard IEEE 13 node test feeder admitted as an example. In an electronic spreadsheet all calculations are performed in order to develop the modeling in VHDL-AMS. The simulation results are compared in relation to the results from the well knowing MatLab/Simulink environment, in order to verify the feasibility of the VHDL-AMS modeling for a standard electrical distribution feeder, using the software SystemVision™. This paper aims to present the first major developments for a future Real-Time Digital Simulator applied to Electrical Power Distribution Systems. © 2012 IEEE.

Optimal conductor size selection and reconductoring in radial distribution systems using a mixed-integer LP approach

This paper presents a mixed-integer linear programming model to solve the conductor size selection and reconductoring problem in radial distribution systems. In the proposed model, the steady-state operation of the radial distribution system is modeled through linear expressions. The use of a mixed-integer linear model guarantees convergence to optimality using existing optimization software. The proposed model and a heuristic are used to obtain the Pareto front of the conductor size selection and reconductoring problem considering two different objective functions. The results of one test system and two real distribution systems are presented in order to show the accuracy as well as the efficiency of the proposed solution technique. © 1969-2012 IEEE.

A mixed-integer LP model for the optimal allocation of voltage regulators and capacitors in radial distribution systems

This paper presents a mixed-integer linear programming model to solve the problem of allocating voltage regulators and fixed or switched capacitors (VRCs) in radial distribution systems. The use of a mixed-integer linear model guarantees convergence to optimality using existing optimization software. In the proposed model, the steady-state operation of the radial distribution system is modeled through linear expressions. The results of one test system and one real distribution system are presented in order to show the accuracy as well as the efficiency of the proposed solution technique. An heuristic to obtain the Pareto front for the multiobjective VRCs allocation problem is also presented. © 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Improving the grid operation and reliability cost of distribution systems with dispersed generation

In this work, a mathematical model to analyze the impact of the installation and operation of dispersed generation units in power distribution systems is proposed. The main focus is to determine the trade-off between the reliability and operational costs of distribution networks when the operation of isolated areas is allowed. In order to increase the system operator revenue, an optimal power flow makes use of the different energy prices offered by the dispersed generation connected to the grid. Simultaneously, the type and location of the protective devices initially installed on the protection system are reconfigured in order to minimize the interruption and expenditure of adjusting the protection system to conditions imposed by the operation of dispersed units. The interruption cost regards the unsupplied energy to customers in secure systems but affected by the normal tripping of protective devices. Therefore, the tripping of fuses, reclosers, and overcurrent relays aims to protect the system against both temporary and permanent fault types. Additionally, in order to reduce the average duration of the system interruption experienced by customers, the isolated operation of dispersed generation is allowed by installing directional overcurrent relays with synchronized reclose capabilities. A 135-bus real distribution system is used in order to show the advantages of using the mathematical model proposed. © 1969-2012 IEEE.

Metabolismo respiratório de bradirrizóbios em processos “in vitro” e simbióticos analisado por PCR quantitativo em tempo real

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

A contribuition to the study of channel coding in wireless communication systems

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Metodologia para análise e interpretação de alarmes em tempo real de sistemas de distribuição de energia elétrica

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

Estudo de sistemas quânticos não-hermitianos com espectro real

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

LABEXP - Laboratório de experimentação remota em tempo real

Este trabalho apresenta o processo de desenvolvimento e implementação do Laboratório de Experimentação Remota em Tempo Real (LabExp), atualmente em funcionamento na Universidade Federal do Pará, com o objetivo de funcionar como uma plataforma auxiliar para ensino e aprendizagem das disciplinas de sistemas de controle. O ensino e aprendizagem foram contemplados através da disponibilização de experimentos, onde os usuários poderão interagir com os mesmos, alterando parâmetros e observando o resultado desta interação. Além dos experimentos disponíveis, acredita-se que em ambientes de educação online é interessante disponibilizar aos alunos ferramentas que proporcionem maior interação entre alunos e professores e com o próprio laboratório remoto, proporcionando uma metodologia de aprendizado mais colaborativo, estimulando o aluno. Desta forma, são disponibilizadas aos alunos três aplicações: uma para envio de seus próprios experimentos; outra para interação com outros alunos, através de um fórum; e outra para o envio de suas opiniões/críticas. Antes do processo de desenvolvimento e implementação do LabExp, foi realizada uma análise sucinta sobre educação online, tendo em vista ser esta a finalidade do laboratório. Esta análise proporcionou maior conhecimento sobre esta metodologia de educação, orientando no restante do desenvolvimento do LabExp. Compreende-se que as tecnologias utilizadas não são determinantes para o desenvolvimento de um laboratório remoto, voltado para a educação online, entretanto experimentos remotos de sistemas de controle possuem uma restrição temporal, ou seja, necessitam obedecer a limites de tempo restritos, funcionando em tempo real. Para conseguir este comportamento foi utilizada a Real-Time Application Interface (RTAI), com o componente RTAI-XML. Além das tecnologias utilizadas, neste trabalho também é apresentado o processo de modelagem do LabExp, de acordo com padrões, princípios e recursos da Unified Modeling Language (UML) aplicada a aplicações web. Este processo de modelagem foi de fundamental importância, pois facilitou e orientou o desenvolvimento do laboratório.

Uso de árvore de decisão para avaliação da segurança estática em tempo real de sistemas elétricos de potência

As técnicas utilizadas para avaliação da segurança estática em sistemas elétricos de potência dependem da execução de grande número de casos de fluxo de carga para diversas topologias e condições operacionais do sistema. Em ambientes de operação de tempo real, esta prática é de difícil realização, principalmente em sistemas de grande porte onde a execução de todos os casos de fluxo de carga que são necessários, exige elevado tempo e esforço computacional mesmo para os recursos atuais disponíveis. Técnicas de mineração de dados como árvore de decisão estão sendo utilizadas nos últimos anos e tem alcançado bons resultados nas aplicações de avaliação da segurança estática e dinâmica de sistemas elétricos de potência. Este trabalho apresenta uma metodologia para avaliação da segurança estática em tempo real de sistemas elétricos de potência utilizando árvore de decisão, onde a partir de simulações off-line de fluxo de carga, executadas via software Anarede (CEPEL), foi gerada uma extensa base de dados rotulada relacionada ao estado do sistema, para diversas condições operacionais. Esta base de dados foi utilizada para indução das árvores de decisão, fornecendo um modelo de predição rápida e precisa que classifica o estado do sistema (seguro ou inseguro) para aplicação em tempo real. Esta metodologia reduz o uso de computadores no ambiente on-line, uma vez que o processamento das árvores de decisão exigem apenas a verificação de algumas instruções lógicas do tipo if-then, de um número reduzido de testes numéricos nos nós binários para definição do valor do atributo que satisfaz as regras, pois estes testes são realizados em quantidade igual ao número de níveis hierárquicos da árvore de decisão, o que normalmente é reduzido. Com este processamento computacional simples, a tarefa de avaliação da segurança estática poderá ser executada em uma fração do tempo necessário para a realização pelos métodos tradicionais mais rápidos. Para validação da metodologia, foi realizado um estudo de caso baseado em um sistema elétrico real, onde para cada contingência classificada como inseguro, uma ação de controle corretivo é executada, a partir da informação da árvore de decisão sobre o atributo crítico que mais afeta a segurança. Os resultados mostraram ser a metodologia uma importante ferramenta para avaliação da segurança estática em tempo real para uso em um centro de operação do sistema.

Desenvolvimento de um sistema de instrumentação de medição de vibração mecânica em máquina rotativas, em tempo real, embarcado em FPGA

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

MODEL-BASED COMPENSATION FOR BURST MESSAGE LOSS IN WIRELESS NETWORKED CONTROL SYSTEMS: EXPERIMENTAL RESULTS

A recent trend in networked control systems (NCSs) is the use of wireless networks enabling interoperability between existing wired and wireless systems. One of the major challenges in these wireless NCSs (WNCSs) is to overcome the impact of the message loss that degrades the performance and stability of these systems. Moreover, this impact is greater when dealing with burst or successive message losses. This paper discusses and presents the experimental results of a compensation strategy to deal with this burst message loss problem in which a NCS mathematical model runs in parallel with the physical process, providing sensor virtual data in case of packet losses. Running in real-time inside the controller, the mathematical model is updated online with real control signals sent to the actuator, which provides better reliability for the estimated sensor feedback (virtual data) transmitted to the controller each time a message loss occurs. In order to verify the advantages of applying this model-based compensation strategy for burst message losses in WNCSs, the control performance of a motor control system using CAN and ZigBee networks is analyzed. Experimental results led to the conclusion that the developed compensation strategy provided robustness and could maintain the control performance of the WNCS against different message loss scenarios.

Internal Combustion Engine's Throttle Control as a Motivational Theme for Teaching Microprocessors Systems Lab Classes

The increased fuel economy and driveability of modern internal combustion engine vehicles (ICEVs) are the result of the application of advanced digital electronics to control the operation of the internal combustion engine (ICE). Microprocessors (and micro controllers) play a key role in the engine control, by precisely controlling the amount of both air and fuel admitted into the cylinders. Air intake is controlled by utilizing a throttle valve equipped with a motor and gear mechanism as actuator, and a sensor enabling the measurement of the angular position of the blades. This paperwork presents a lab setup that allows students to control the throttle position using a microcontroller that runs a program developed by them. A commercial throttle body has been employed, whereas a power amplifier and a microcontroller board have been hand assembled to complete the experimental setup. This setup, while based in a high-tech, microprocessor-based solution for a real-world, engine operation optimization problem, has the potential to engage students around a hands-on multidisciplinary lab activity and ignite their interest in learning fundamental and advanced topics of microprocessors systems.