Monitorização ambiental em espaços florestais com rede de sensores sem fios

O objectivo deste projecto é desenvolver um sistema de monitorização florestal recorrendo às Redes de Sensores sem Fios. Para a monitorização florestal foi desenvolvido um protótipo cuja função é obter periodicamente os valores de temperatura, humidade, luminosidade, tensão nas baterias e a indicação do nível de sinal de rádio frequência recebido (RSSI- Received Signal Strength Indicator). O equipamento referido foi instalado num ambiente exterior, com características semelhantes à de interesse de modo a permitir avaliar os efeitos do ambiente no desempenho da rede. O funcionamento das Redes de Sensores sem Fios, baseadas no protocolo ZigBee, foi estudado e depois aplicado para transmitir os valores obtidos. Os dados referidos percorrem a rede ZigBee até alcançar a estação base, que tem como função processar, manipular, armazenar numa base de dados e disponibilizar os dados em tempo real através de uma página de Internet. Como os dados são armazenados é sempre possível efectuar uma consulta à base de dados para realização de estudos e estatísticas. Tendo em conta a capacidade limitada dos sistemas de armazenamento de energia utilizados em ambientes exteriores, foi desenvolvido um algoritmo que permite comutar os dispositivos na rede ZigBee de router para end-device e vice-versa, de modo a diminuir o consumo de energia e aumentar o tempo de vida da rede. Este algoritmo foi testado numa situação em que os nós sensores estão colocados em linha, existindo um único salto entre os mesmos.

Sincronização de múltiplas câmaras e controlo de iluminação sobre uma plataforma FPGA

O objetivo deste projeto foi o de realizar a sincronização de pelo menos quatro câmaras individuais, ajustando dinamicamente o frame rate de operação de cada câmara, tendo por base a família de sensores de imagem CMOS NanEye da empresa Awaiba, numa plataforma FPGA com interface USB3. Durante o projeto analisou-se, com a assistência de um supervisor da Awaiba, o sistema core de captura de imagem existente, baseado em VHDL. Foi estudado e compreendido o princípio do ajuste dinâmico do frame rate das câmaras. Tendo sido então desenvolvido o módulo de controlo da câmara, em VHDL, e um algoritmo de ajuste dinâmico do frame rate, sendo este implementado junto com a plataforma de processamento e interface da FPGA. Foi criado um módulo para efetuar a monitorização da frequência de operação de cada câmara, medindo o período de cada linha numa frame, tendo por base um sinal de relógio de valor conhecido. A frequência é ajustada variando o nível de tensão aplicado ao sensor com base no erro entre o período da linha medido e o período pretendido. Para garantir o funcionamento conjunto de múltiplas câmaras em modo síncrono foi implementada uma interface Master-Slave entre estas. Paralelamente ao módulo anteriormente descrito, implementou-se um sistema de controlo automático de iluminação com base na análise de regiões de interesse em cada frame captada por uma câmara NanEye. A intensidade de corrente aplicada às fontes de iluminação acopladas à câmara é controlada dinamicamente com base no nível de saturação dos pixéis analisados em cada frame. Foram desenvolvidas e implementadas variantes do algoritmo de controlo e o seu desempenho foi avaliado em laboratório. Os resultados obtidos na prática evidenciam que a solução implementada cumpre os requisitos de controlo e ajuste da frequência de operação de múltiplas câmaras. Mostrou ser um método de controlo capaz de manter um erro de sincronização médio de 3,77 μs mesmo na presença de variações de temperatura de aproximadamente 50 °C. Foi também demonstrado que o sistema de controlo de iluminação é capaz de proporcionar uma experiência de visualização adequada, alcançando erros menores que 3% e uma velocidade de ajuste máxima inferior a 1 s.

Projeto de um sistema de conversor multinível para painéis fotovoltaicos

A produção de energia elétrica a partir de fontes de energia renovável está gradualmente a ser uma alternativa à energia produzida a partir de combustíveis fósseis. A técnica de conversão dessas mesmas energias para energia elétrica, para entrega na Rede de Energia Elétrica (REE), é cada vez mais estudada para que se obtenha uma maior eficiência assim como qualidade. Neste trabalho desenvolve-se um projeto de conversão de energia fotovoltaica, para produção de energia elétrica para a rede utilizando um conversor multinível, otimizando a transferência de potência assim como melhorando a forma da corrente AC. A conversão multinível é uma topologia que tem algumas vantagens relativamente à topologia de 2 níveis, permitindo trabalhar com níveis de tensão mais elevados, melhorando a qualidade de energia. O conversor multinível de díodos ligados ao ponto neutro utiliza condensadores para criar os níveis de tensão, que neste trabalho vão ser usados para ligar os painéis, otimizando a transferência de potência. Aplica-se um método de controlo das correntes AC para terem a forma a alternada e sinusoidal e em fase com a tensão da rede. Os resultados experimentais mostram que a utilização do algoritmo de procura do ponto de máxima potência dos painéis permitem a extrair a máxima potência, de acordo com as condições de irradiação solar e temperatura dos painéis.

Diagnóstico, estadiamento e tratamento cirúrgico do adenocarcinoma de pâncreas

O adenocarcinoma pancreático é um dos tumores sólidos de pior prognóstico, sendo o tratamento cirúrgico o único potencialmente curativo. Na grande maioria dos pacientes o tumor é diagnosticado em fase avançada, comumente na presença de doença metastática. A introdução de modernos métodos diagnósticos associados ao aperfeiçoamento dos já existentes tem gerado controvérsia quanto à melhor maneira de se estabelecer o diagnóstico e estadiamento do tumor. Da mesma forma, o papel da cirurgia na paliação e aspectos técnicos da ressecção de lesões localizadas estão longe de alcançarem consenso na prática. Método - Revisão da literatura sobre os aspectos controversos relacionados ao tema e um algoritmo para a abordagem dos pacientes com suspeita de tumor de pâncreas são apresentados. Foram utilizados os descritores: “adenocarcinoma” e “pâncreas” para pesquisa no PubMed (www.pubmed.com) e na Bireme (www.bireme.br) e a seguir selecionadas as publicações pertinentes a cada tópico escolhido com atenção especial para metanálises, estudos clínicos controlados, revisões sitemáticas e ainda publicações de grandes centros especializados em doenças pancreáticas. Conclusões - Na suspeita de adenocarcinoma de pâncreas é possível realizar estadiamento muito próximo do real sem a necessidade da exploração cirúrgica sistemática em virtude da disponibilidade na prática de exames modernos e eficientes. Isso permite que paliação menos invasiva seja praticada na maioria dos pacientes com lesões avançadas e incuráveis. Nos em que a cura é possível, a operação deve ser realizada objetivando-se, essencialmente, a remoção da lesão com margens livres e com aceitáveis índices de morbi-mortalidade

Estudo e implementação de algoritmos inteligentes para detecção e classificação de falhas na medição de gás natural

This master dissertation presents the study and implementation of inteligent algorithms to monitor the measurement of sensors involved in natural gas custody transfer processes. To create these algoritmhs Artificial Neural Networks are investigated because they have some particular properties, such as: learning, adaptation, prediction. A neural predictor is developed to reproduce the sensor output dynamic behavior, in such a way that its output is compared to the real sensor output. A recurrent neural network is used for this purpose, because of its ability to deal with dynamic information. The real sensor output and the estimated predictor output work as the basis for the creation of possible sensor fault detection and diagnosis strategies. Two competitive neural network architectures are investigated and their capabilities are used to classify different kinds of faults. The prediction algorithm and the fault detection classification strategies, as well as the obtained results, are presented

Correlações nos dfa de diversos perfis geológicos. estudo de caso: Bacia de Campos - RJ

This work aims to study the fluctuation structure of physical properties of oil well profiles. It was used as technique the analysis of fluctuations without trend (Detrended Fluctuation Analysis - DFA). It has been made part of the study 54 oil wells in the Campo de Namorado located in the Campos Basin in Rio de Janeiro. We studied five sections, namely: sonic, density, porosity, resistivity and gamma rays. For most of the profiles , DFA analysis was available in the literature, though the sonic perfile was estimated with the aid of a standard algorithm. The comparison between the exponents of DFA of the five profiles was performed using linear correlation of variables, so we had 10 comparisons of profiles. Our null hypothesis is that the values of DFA for the various physical properties are independent. The main result indicates that no refutation of the null hypothesis. That is, the fluctuations observed by DFA in the profiles do not have a universal character, that is, in general the quantities display a floating structure of their own. From the ten correlations studied only the profiles of density and sonic one showed a significant correlation (p> 0.05). Finally these results indicate that one should use the data from DFA with caution, because, in general, based on geological analysis DFA different profiles can lead to disparate conclusions

Simulador de escoamento multifásico em poços de petróleo (SEMPP)

The multiphase flow occurrence in the oil and gas industry is common throughout fluid path, production, transportation and refining. The multiphase flow is defined as flow simultaneously composed of two or more phases with different properties and immiscible. An important computational tool for the design, planning and optimization production systems is multiphase flow simulation in pipelines and porous media, usually made by multiphase flow commercial simulators. The main purpose of the multiphase flow simulators is predicting pressure and temperature at any point at the production system. This work proposes the development of a multiphase flow simulator able to predict the dynamic pressure and temperature gradient in vertical, directional and horizontal wells. The prediction of pressure and temperature profiles was made by numerical integration using marching algorithm with empirical correlations and mechanistic model to predict pressure gradient. The development of this tool involved set of routines implemented through software programming Embarcadero C++ Builder® 2010 version, which allowed the creation of executable file compatible with Microsoft Windows® operating systems. The simulator validation was conduct by computational experiments and comparison the results with the PIPESIM®. In general, the developed simulator achieved excellent results compared with those obtained by PIPESIM and can be used as a tool to assist production systems development

Um Modelo híbrido para previsão de curvas de produção de petróleo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Controle aplicado a poços com método de elevação e bombeio centrífugo submerso

The Electrical Submersible Pumping is an artificial lift method for oil wells employed in onshore and offshore areas. The economic revenue of the petroleum production in a well depends on the oil flow and the availability of lifting equipment. The fewer the failures, the lower the revenue shortfall and costs to repair it. The frequency with which failures occur depends on the operating conditions to which the pumps are submitted. In high-productivity offshore wells monitoring is done by operators with engineering support 24h/day, which is not economically viable for the land areas. In this context, the automation of onshore wells has clear economic advantages. This work proposes a system capable of automatically control the operation of electrical submersible pumps, installed in oil wells, by an adjustment at the electric motor rotation based on signals provided by sensors installed on the surface and subsurface, keeping the pump operating within the recommended range, closest to the well s potential. Techniques are developed to estimate unmeasured variables, enabling the automation of wells that do not have all the required sensors. The automatic adjustment, according to an algorithm that runs on a programmable logic controller maintains the flow and submergence within acceptable parameters avoiding undesirable operating conditions, as the gas interference and high engine temperature, without need to resort to stopping the engine, which would reduce the its useful life. The control strategy described, based on modeling of physical phenomena and operational experience reported in literature, is materialized in terms of a fuzzy controller based on rules, and all generated information can be accompanied by a supervisory system

Características reprodutivas e suas associações com outras características de importância econômica na raça Nelore

Objetivou-se com este trabalho estimar as herdabilidades (h²) e as correlações genéticas (r g) entre idade ao primeiro parto (IPP) e primeiro intervalo de partos (PIEP) e outras características como peso (PS) ao ano (A) e ao sobreano (S), altura do posterior (ALT) e perímetro escrotal (PE450) em animais da raça Nelore. Os parâmetros genéticos foram estimados em uma análise multicaracterística por modelo animal, utilizando-se a inferência bayesiana via algoritmo de Gibbs Sampling. Os parâmetros genéticos estimados sugerem a existência de variabilidade genética para IPP (h² = 0,26), sendo que a seleção para a diminuição da IPP de fêmeas Nelore deve responder à seleção individual, sem causar antagonismo do valor genético dos animais para PS (r g = -0,22 (A) e -0,44 (S)) e PE450 (r g = 0,02). A seleção para a diminuição da IPP, no longo prazo, pode levar a um aumento da ALT dos animais, embora essa associação seja relativamente baixa (-0,35). A estimativa de herdabilidade a posteriori para a característica PIEP foi baixa, 0,11±0,03. As r g entre PIEP e as demais características estudadas indicam que a seleção para essas características de crescimento não afetará o PIEP.

Modelo de gerenciamento de estoques de peças de reposição para empresas de transporte urbano de passageiros

This work searches to offer a model to improve spare parts stock management for companies of urban passenger transport by bus, with the consequent progress in their maintenance management. Also known as MRO items (Maintenance, Repair and Operations), these spare parts, according their consumption and demand features, cost, criticity to operation, lead-time, quantity of suppliers, among other parameters, shouldn´t have managed their inventory like normal production items (work in process e final products), that because their features, are managed by more predictable models based, for example, in economic order quantity. In the case specifically of companies of urban passenger transport by bus, items MRO have significant importance in their assets and a bad management of these inventories can cause serious losses to company, leading it even bankrupticy business, in more severe situations which missing spare part provokes vehicles shutdown indefinitely. Given slight attention to the issue, which translates in little literature available about it when compared to that literature about normal items stocks, and due the fact that MRO items be critical to bus urban transport of passengers companies´, it is necessary, so, deepen in this theme searching to give technical and scientific subsidies to companies that work, in many times, empirically, with these so decisive inputs to their business. As a typical portfolio problem, in which there are n items, separated into critical and noncritical, while competing for the same resource, it was developed a new algorithm to aid in a better inventory management of spare parts used only in corrective maintenance (whose failures are unpredictable and random), by analyzing the cost-benefit ratio, which compares the level of service versus cost of each item. The model was tested in a company of urban passenger transport by bus from the city of Natal, who anonymously provided their real data to application in this work

Uma abordagem híbrida para o problema de seleção de fornecedores em cadeia de suprimentos

This work presents a hybrid approach for the supplier selection problem in Supply Chain Management. We joined decision-making philosophy by researchers from business school and researchers from engineering in order to deal with the problem more extensively. We utilized traditional multicriteria decision-making methods, like AHP and TOPSIS, in order to evaluate alternatives according decision maker s preferences. The both techiniques were modeled by using definitions from the Fuzzy Sets Theory to deal with imprecise data. Additionally, we proposed a multiobjetive GRASP algorithm to perform an order allocation procedure between all pre-selected alternatives. These alternatives must to be pre-qualified on the basis of the AHP and TOPSIS methods before entering the LCR. Our allocation procedure has presented low CPU times for five pseudorandom instances, containing up to 1000 alternatives, as well as good values for all considered objectives. This way, we consider the proposed model as appropriate to solve the supplier selection problem in the SCM context. It can be used to help decision makers in reducing lead times, cost and risks in their supply chain. The proposed model can also improve firm s efficiency in relation to business strategies, according decision makers, even when a large number of alternatives must be considered, differently from classical models in purchasing literature

Desenvolvimento de um modelo computacional para a ampliação do atendimento do Programa de Acessibilidade Especial Porta a Porta - PRAE

Worldwide, the demand for transportation services for persons with disabilities, the elderly, and persons with reduced mobility have increased in recent years. The population is aging, governments need to adapt to this reality, and this fact could mean business opportunities for companies. Within this context is inserted the Programa de Acessibilidade Especial porta a porta PRAE, a door to door public transportation service from the city of Natal-RN in Brazil. The research presented in this dissertation seeks to develop a programming model which can assist the process of decision making of managers of the shuttle. To that end, it was created an algorithm based on methods of generating approximate solutions known as heuristics. The purpose of the model is to increase the number of people served by the PRAE, given the available fleet, generating optimized schedules routes. The PRAE is a problem of vehicle routing and scheduling of dial-a-ride - DARP, the most complex type among the routing problems. The validation of the method of resolution was made by comparing the results derived by the model and the currently programming method. It is expected that the model is able to increase the current capacity of the service requests of transport

Algoritmos de otimização para decisões de localização de facilidades e distribuição em sistemas multiníveis de transporte rodoviário de carga

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Estabilidade e robustez de um controlador adaptativo indireto por um modelo de referência e estrutura variável

In this thesis, it is developed the robustness and stability analysis of a variable structure model reference adaptive controller considering the presence of disturbances and unmodeled dynamics. The controller is applied to uncertain, monovariable, linear time-invariant plants with relative degree one, and its development is based on the indirect adaptive control. In the direct approach, well known in the literature, the switching laws are designed for the controller parameters. In the indirect one, they are designed for the plant parameters and, thus, the selection of the relays upper bounds becomes more intuitive, whereas they are related to physical parameters, which present uncertainties that can be known easier, such as resistances, capacitances, inertia moments and friction coefficients. Two versions for the controller algorithm with the stability analysis are presented. The global asymptotic stability with respect to a compact set is guaranteed for both cases. Simulation results under adverse operation conditions in order to verify the theoretical results and to show the performance and robustness of the proposed controller are showed. Moreover, for practical purposes, some simplifications on the original algorithm are developed