Development, implementation and evaluation of an activated sludge supervisory system for the Granollers WWTP

La present tesi pretén recollir l'experiència viscuda en desenvolupar un sistema supervisor intel·ligent per a la millora de la gestió de plantes depuradores d'aigües residuals., implementar-lo en planta real (EDAR Granollers) i avaluar-ne el funcionament dia a dia amb situacions típiques de la planta. Aquest sistema supervisor combina i integra eines de control clàssic de les plantes depuradores (controlador automàtic del nivell d'oxigen dissolt al reactor biològic, ús de models descriptius del procés...) amb l'aplicació d'eines del camp de la intel·ligència artificial (sistemes basats en el coneixement, concretament sistemes experts i sistemes basats en casos, i xarxes neuronals). Aquest document s'estructura en 9 capítols diferents. Hi ha una primera part introductòria on es fa una revisió de l'estat actual del control de les EDARs i s'explica el perquè de la complexitat de la gestió d'aquests processos (capítol 1). Aquest capítol introductori juntament amb el capítol 2, on es pretén explicar els antecedents d'aquesta tesi, serveixen per establir els objectius d'aquest treball (capítol 3). A continuació, el capítol 4 descriu les peculiaritats i especificitats de la planta que s'ha escollit per implementar el sistema supervisor. Els capítols 5 i 6 del present document exposen el treball fet per a desenvolupar el sistema basat en regles o sistema expert (capítol 6) i el sistema basat en casos (capítol 7). El capítol 8 descriu la integració d'aquestes dues eines de raonament en una arquitectura multi nivell distribuïda. Finalment, hi ha una darrer capítol que correspon a la avaluació (verificació i validació), en primer lloc, de cadascuna de les eines per separat i, posteriorment, del sistema global en front de situacions reals que es donin a la depuradora

Supervisory systems in waste water treatment plants: sistematise their implementation

La implantació de Sistemes de Suport a la presa de Decisions (SSD) en Estacions Depuradores d'Aigües Residuals Urbanes (EDAR) facilita l'aplicació de tècniques més eficients basades en el coneixement per a la gestió del procés, assegurant la qualitat de l'aigua de sortida tot minimitzant el cost ambiental de la seva explotació. Els sistemes basats en el coneixement es caracteritzen per la seva capacitat de treballar amb dominis molt poc estructurats, i gran part de la informació rellevant de tipus qualitatiu i/o incerta. Precisament aquests són els trets característics que es poden trobar en els sistemes biològics de depuració, i en conseqüència en una EDAR. No obstant, l'elevada complexitat dels SSD fa molt costós el seu disseny, desenvolupament i aplicació en planta real, pel que resulta determinant la generació d'un protocol que faciliti la seva exportació a EDARs de tecnologia similar. L'objectiu del present treball de Tesi és precisament el desenvolupament d'un protocol que faciliti l'exportació sistemàtica de SSD i l'aprofitament del coneixement del procés prèviament adquirit. El treball es desenvolupa en base al cas d'estudi resultant de l'exportació a l'EDAR Montornès del prototipus original de SSD implementat a l'EDAR Granollers. Aquest SSD integra dos tipus de sistemes basats en el coneixement, concretament els sistemes basats en regles (els quals són programes informàtics que emulen el raonament humà i la seva capacitat de solucionar problemes utilitzant les mateixes fonts d'informació) i els sistemes de raonament basats en casos (els quals són programes informàtics basats en el coneixement que volen solucionar les situacions anormals que pateix la planta en el moment actual mitjançant el record de l'acció efectuada en una situació passada similar). El treball està estructurat en diferents capítols, en el primer dels quals, el lector s'introdueix en el món dels sistemes de suport a la decisió i en el domini de la depuració d'aigües. Seguidament es fixen els objectius i es descriuen els materials i mètodes utilitzats. A continuació es presenta el prototipus de SSD desenvolupat per la EDAR Granollers. Una vegada el prototipus ha estat presentat es descriu el primer protocol plantejat pel mateix autor de la Tesi en el seu Treball de Recerca. A continuació es presenten els resultats obtinguts en l'aplicació pràctica del protocol per generar un nou SSD, per una planta depuradora diferent, partint del prototipus. L'aplicació pràctica del protocol permet l'evolució del mateix cap a un millor pla d'exportació. Finalment, es pot concloure que el nou protocol redueix el temps necessari per realitzar el procés d'exportació, tot i que el nombre de passos necessaris ha augmentat, la qual cosa significa que el nou protocol és més sistemàtic.

Development, implementation and application of electronic structural descriptors to the analysis of the chemical bonding, aromaticity and chemical reactivity

En la literatura sobre mecànica quàntica és freqüent trobar descriptors basats en la densitat de parells o la densitat electrònica, amb un èxit divers segons les aplicacions que atenyin. Per tal de que tingui sentit químic un descriptor ha de donar la definició d'un àtom en una molècula, o ésser capaç d'identificar regions de l'espai molecular associades amb algun concepte químic (com pot ser un parell solitari o zona d'enllaç, entre d'altres). En aquesta línia, s'han proposat diversos esquemes de partició: la teoria d'àtoms en molècules (AIM), la funció de localització electrònica (ELF), les cel·les de Voroni, els àtoms de Hirshfeld, els àtoms difusos, etc. L'objectiu d'aquesta tesi és explorar descriptors de la densitat basats en particions de l'espai molecular del tipus AIM, ELF o àtoms difusos, analitzar els descriptors existents amb diferents nivells de teoria, proposar nous descriptors d'aromaticitat, així com estudiar l'habilitat de totes aquestes eines per discernir entre diferents mecanismes de reacció.

Implementation and application of basis set superposition error-correction schemes to the theoretical modeling of weak intermolecular interactions

This thesis deals with the so-called Basis Set Superposition Error (BSSE) from both a methodological and a practical point of view. The purpose of the present thesis is twofold: (a) to contribute step ahead in the correct characterization of weakly bound complexes and, (b) to shed light the understanding of the actual implications of the basis set extension effects in the ab intio calculations and contribute to the BSSE debate. The existing BSSE-correction procedures are deeply analyzed, compared, validated and, if necessary, improved. A new interpretation of the counterpoise (CP) method is used in order to define counterpoise-corrected descriptions of the molecular complexes. This novel point of view allows for a study of the BSSE-effects not only in the interaction energy but also on the potential energy surface and, in general, in any property derived from the molecular energy and its derivatives A program has been developed for the calculation of CP-corrected geometry optimizations and vibrational frequencies, also using several counterpoise schemes for the case of molecular clusters. The method has also been implemented in Gaussian98 revA10 package. The Chemical Hamiltonian Approach (CHA) methodology has been also implemented at the RHF and UHF levels of theory for an arbitrary number interacting systems using an algorithm based on block-diagonal matrices. Along with the methodological development, the effects of the BSSE on the properties of molecular complexes have been discussed in detail. The CP and CHA methodologies are used for the determination of BSSE-corrected molecular complexes properties related to the Potential Energy Surfaces and molecular wavefunction, respectively. First, the behaviour of both BSSE-correction schemes are systematically compared at different levels of theory and basis sets for a number of hydrogen-bonded complexes. The Complete Basis Set (CBS) limit of both uncorrected and CP-corrected molecular properties like stabilization energies and intermolecular distances has also been determined, showing the capital importance of the BSSE correction. Several controversial topics of the BSSE correction are addressed as well. The application of the counterpoise method is applied to internal rotational barriers. The importance of the nuclear relaxation term is also pointed out. The viability of the CP method for dealing with charged complexes and the BSSE effects on the double-well PES blue-shifted hydrogen bonds is also studied in detail. In the case of the molecular clusters the effect of high-order BSSE effects introduced with the hierarchical counterpoise scheme is also determined. The effect of the BSSE on the electron density-related properties is also addressed. The first-order electron density obtained with the CHA/F and CHA/DFT methodologies was used to assess, both graphically and numerically, the redistribution of the charge density upon BSSE-correction. Several tools like the Atoms in Molecules topologycal analysis, density difference maps, Quantum Molecular Similarity, and Chemical Energy Component Analysis were used to deeply analyze, for the first time, the BSSE effects on the electron density of several hydrogen bonded complexes of increasing size. The indirect effect of the BSSE on intermolecular perturbation theory results is also pointed out It is shown that for a BSSE-free SAPT study of hydrogen fluoride clusters, the use of a counterpoise-corrected PES is essential in order to determine the proper molecular geometry to perform the SAPT analysis.

Enhanced convolution approach for CAC in ATM networks, an analytical study and implementation

The characteristics of service independence and flexibility of ATM networks make the control problems of such networks very critical. One of the main challenges in ATM networks is to design traffic control mechanisms that enable both economically efficient use of the network resources and desired quality of service to higher layer applications. Window flow control mechanisms of traditional packet switched networks are not well suited to real time services, at the speeds envisaged for the future networks. In this work, the utilisation of the Probability of Congestion (PC) as a bandwidth decision parameter is presented. The validity of PC utilisation is compared with QOS parameters in buffer-less environments when only the cell loss ratio (CLR) parameter is relevant. The convolution algorithm is a good solution for CAC in ATM networks with small buffers. If the source characteristics are known, the actual CLR can be very well estimated. Furthermore, this estimation is always conservative, allowing the retention of the network performance guarantees. Several experiments have been carried out and investigated to explain the deviation between the proposed method and the simulation. Time parameters for burst length and different buffer sizes have been considered. Experiments to confine the limits of the burst length with respect to the buffer size conclude that a minimum buffer size is necessary to achieve adequate cell contention. Note that propagation delay is a no dismiss limit for long distance and interactive communications, then small buffer must be used in order to minimise delay. Under previous premises, the convolution approach is the most accurate method used in bandwidth allocation. This method gives enough accuracy in both homogeneous and heterogeneous networks. But, the convolution approach has a considerable computation cost and a high number of accumulated calculations. To overcome this drawbacks, a new method of evaluation is analysed: the Enhanced Convolution Approach (ECA). In ECA, traffic is grouped in classes of identical parameters. By using the multinomial distribution function instead of the formula-based convolution, a partial state corresponding to each class of traffic is obtained. Finally, the global state probabilities are evaluated by multi-convolution of the partial results. This method avoids accumulated calculations and saves storage requirements, specially in complex scenarios. Sorting is the dominant factor for the formula-based convolution, whereas cost evaluation is the dominant factor for the enhanced convolution. A set of cut-off mechanisms are introduced to reduce the complexity of the ECA evaluation. The ECA also computes the CLR for each j-class of traffic (CLRj), an expression for the CLRj evaluation is also presented. We can conclude that by combining the ECA method with cut-off mechanisms, utilisation of ECA in real-time CAC environments as a single level scheme is always possible.

A concepção e implementação da prova de aptidão profissional nos cursos Profissionais do Ensino Secundário Público

No âmbito do recente alargamento da oferta educativa de Cursos Profissionais às Escolas Secundárias, este estudo debruça-se sobre a concepção e implementação da Prova de Aptidão Profissional (PAP), as semelhanças e diferenças que esta prova assume nos diferentes Cursos Profissionais. A selecção do objecto de estudo recaiu nas sete turmas do décimo segundo ano dos Cursos Profissionais da Escola Secundária Padre Benjamim Salgado, visto encontrarem-se nessas turmas os Alunos que irão realizar a PAP no ano lectivo 2010/2011, com o apoio dos Professores Acompanhantes e com a coordenação dos Directores de Curso. Os meios utilizados nesta investigação dividiram-se em: (i) Inquéritos por questionários, a serem aplicados a Alunos e Professores Acompanhantes; (ii) Entrevistas, a serem realizadas aos Directores de Curso. A PAP, nos Cursos Profissionais do Ensino Secundário público, constitui uma mudança significativa nas dinâmicas inerentes ao espaço educativo. O seu papel, neste contexto, poderá representar uma evolução na relação entre os conhecimentos e as competências adquiridas nos cursos e o empreendedorismo e a criatividade do Aluno. Este será mais evidente se os actores educativos apostarem numa formação vocacionada para a inovação e para o risco, apoiados num currículo adaptado às condições do mercado de trabalho local e motivador para os jovens Alunos, e isso marcará, certamente, a diferença rumo ao sucesso.

Formação continuada de professores e melhoria do exercício docente

O presente trabalho teve como ponto de partida os resultados dos rendimentos escolares apresentados pelo SAEB (Sistema de Avaliação da Educação Básica) e o SAEPE (Sistema de Avaliação Escolar de Pernambuco), frente às ações de intervenções promovidas pelas políticas públicas implementadas pelo governo de Pernambuco, através dos programas de formação continuada, direcionados na perspectiva de reverter os baixos índices do rendimento escolar, o que nos possibilitou a delinear objetivos que nos permitissem a identificar a relação entre os indicadores do SAEB, SAEPE e Programas de Formação Continuada no redimensionamento do saber fazer docente e implicações na melhoria do desempenho docente, bem como identificar limites e possibilidades da formação na melhoria do desempenho docente, em razão dos indicadores apresentados. As transformações do mundo têm interferido de forma contundente no campo da educação, bem como nos vários aspectos da gestão educacional, escolar, curricular e particularmente na formação continuada, com vistas no desempenho docente, tendo como objeto crescente a atenção dos pesquisadores com atuação na educação. As políticas educacionais no Brasil vêm demonstrado preocupação com a qualidade do ensino ofertada pela escola pública, decorrente das pressões dos organismos internacionais, que veem na educação a solução dos problemas enfrentados por um mundo cada vez mais globalizado, de transformações e descobertas tecnológicas que caracterizam hoje, a chamada sociedade do conhecimento. Tal contexto, em que a escola pública brasileira se encontrava, mobilizou os gestores a buscarem ações de intervenção no sentido de reverter o quadro tão comprometedor que o ensino público da Educação Básica brasileira se apresentava. O repensar das práticas pedagógicas vivenciadas no contexto escolar, recai sobre o professor, a responsabilidade do resultado que a escola apresenta. Falar da prática pedagógica recai necessariamente na formação inicial e continuada desse professor. Para sua realização utilizou-se uma abordagem quantitativa e qualitativa. As técnicas de coleta de dados foram aplicação de questionários a 100 professores da educação básica da rede pública, entrevistas com cinco formadores e análise dos documentos relacionados com a política de formação continuada. O estudo demonstrou que o modelo proposto, pouco tem contribuído para o desenvolvimento profissional docente, não envolvendo, portanto, o professor diretamente no processo formativo, com exceção dos que participam de alguns programas (SAEB / SAEPE) que visam diretamente à melhoria dos índices de aprendizagem em língua portuguesa e matemática, na perspectiva de que a formação os instrumentalize a aplicar técnicas, que a formação continuada não atende nem suas necessidades, nem da escola. Os demais professores só se encontram uma vez por ano, em estilo de grande evento, enquanto as formações ocorrem de forma desarticulada e fragmentada. Em consequência, foram apresentadas algumas reflexões no intuito de provocar e contribuir na revisão da concepção de formação continuada vivenciada pelos professores da rede pública do ensino de Pernambuco.

Avaliação dos JDC em Educação Física : Estudo de Caso

Este estudo teve como questão de pesquisa verificar se há evidência de progressão na avaliação final dos Jogos Desportivos Colectivos de invasão, mantendo o protocolo de avaliação inicial, utilizando as Provas de Avaliação Aferida, aplicadas na Escola Secundária Dona Luísa de Gusmão (ESDLG). Como contributo à aplicação e sustentabilidade das Provas apresentamos um levantamento dos níveis introdução e elementar do Programa, em que destacamos princípios comuns que possam beneficiar a clarificação do currículo para os professores avaliadores e contribuir para o ensino dos jogos desportivos. O presente trabalho assume-se como um estudo exploratório de caso, em que se escolheu uma turma específica de oitavo ano da ESDLG, com vinte e seis sujeitos envolvidos no caso. Isto para estudar a filosofia de aplicação das Provas de Avaliação, em que a sua operacionalização é da responsabilidade do Grupo de Educação Física. Os resultados apontam para a progressão do nível de desempenho dos alunos nas matérias de Andebol, Basquetebol e Futebol. A avaliação nos jogos desportivos colectivos da ESDLG está de acordo com as orientações dos PNEF. O estudo é válido pela representação que as Provas têm nos objectivos definidos nos Programas Nacionais de Educação Física e obedece a níveis de fidelidade pela constância apresentada nas observações realizadas pelos professores nos dois momentos de avaliação. Importa também referir que as Provas de Avaliação alicerçam a aferição de critérios, moderam a avaliação dos alunos e permitem ao Agrupamento de Educação Física tomar decisões mediante os resultados e tendências das Provas. Para que a avaliação possa ser ainda mais objectiva será importante associar às Provas de Avaliação um ensino contextualizado dos jogos desportivos, de modo a que se avalie o aluno nas mesmas condições em que se ensina.

Educação física e o ténis na promoção de estilos de vida activos

Uma das crescentes preocupações das sociedades desenvolvidas é a redução da actividade física com os consequentes custos individuais e sociais. É recomendado um aumento qualitativo e quantitativo de actividade física. A disciplina de Educação Física é hoje vista como um dos lugares ideais para a promoção da actividade física e de um estilo de vida activo que se prolongue pela vida adulta. O Ténis é uma modalidade desportiva que se pode praticar ao longo de toda a vida e que apresenta inúmeros benefícios para a saúde. Neste âmbito, foi feita uma análise do papel que a Educação Física representa na saúde e promoção de estilos de vida activos, caracterização do Ténis e seus benefícios, ensino do Ténis nas escolas, o Ténis nos programas nacionais de Educação Física e foram feitas propostas metodológicas para o seu ensino na escola. Desta análise, suportada pelo conhecimento da comunidade científica e profissionais da área de reconhecido mérito, pode concluir-se que a implementação de um programa de iniciação ao Ténis na escola, baseado em propostas metodológicas eficazes e de acordo com as necessidades reais dos alunos, é perfeitamente exequível e promove ganhos motores, sociais e emocionais que se podem prolongar pela vida futura. Assim, o Ténis pode ter um contributo relevante na promoção de um estilo de vida activo.

Museum Studies Borderlands: negotiating curriculum and competencies

Given ICTOP‘s work on revising the curriculum guide using the competencies approach (2000-2008), the author asks whether it is possible to reflect some of the issues and conceptual underpinnings that are at play in the discourse of museology/museum studies as a field of study and pedagogy when designing curriculum when taking the competencies approach. Until we address this question, ICTOP‘s work will have little relevance for the design of syllabi/curriculum by post-secondary institutions. This presentation lays out some of the professional issues underlying and the role for critical reflexive professionalism which can bridge theory and practice, competencies and epistemological knowledge and s how a way forward. Then it moves to address some of the territories where critical discussion is at work that would extend the curriculum discussions of ICTOP, while pointing to some developments that offer a museology of possibilities.

Development of curriculum in noise awareness

This paper presents a curriculum in noise awareness developed for use in the second and fourth grades, to teach children about the harmful effects of elevated noise levels.

Twelve sequence stories for use as part of reading curriculum for deaf children

This paper discusses the use of sight vocabulary drills, experience and sequence stories, pre-primers, basal readers and text books as part of a reading curriculum for hearing-impaired children.

Recommendations for a mathematical curriculum to be used in conjunction with an oral deaf education program

Students who are deaf or hard of hearing have typically had difficulty in mathematics; however, this problem often is overlooked because of difficulties in language and reading abilities. This study aims to identify the most appropriate mathematics curriculum for deaf or hard of hearing students in an oral deaf education program.

More appropriate: additional stories for students who are hearing impaired using the "Specialized Program Individualizing Reading Excellence" (S.P.I.R.E.) curriculum

S.P.I.R.E., at use at Central Institute for the Deaf, is a comprehensive, multi-sensory systematic reading and language program that targets at risk and struggling students. The purpose of this project was to write additional stories and sentences for students who are hearing impaired through reader 2 that may be used in conjunction with the exiting stories and supplements.

Evaluation of the SPICE auditory training curriculum

This study evaluates the progress of children with cochlear implants on the Speech Perception Instructional Curriculum and Evaluation (SPICE) auditory training protocol.