Desenvolvimento, implementação e testes de um sistema de comunicação sem fio heterogêneo para acesso à serviços: aplicações na telemedicina e domótica

Nos últimos de 20 anos, economia e tecnologia evoluíram em muitas direções e em novas áreas. Muitas dessas evoluções criaram oportunidades que estão sendo consideradas na concepção de futuras redes de comunicação. Estas novas possibilidades estão relacionadas à, sobretudo, utilização da internet para o acesso à serviços e englobam: mobilidade; tecnologias de baixo custo; crescimento e empregos (pela Internet participa-se de cada processo de negócios e produção); serviços; educação (oportunidade para as pessoas crescerem e se desenvolverem); entretenimento (mundos virtuais para o lazer, compras e jogos); volume de tráfego maior (texto, voz, imagens, vídeo). Como uma consequência, a Internet se tornou, semelhante a eletricidade ou água, um bem público. Com quase 2 bilhões de usuários (aproximadamente 28% da população mundial), a Internet está se tornando, cada vez mais, uma infraestrutura difusivo oferecendo em qualquer lugar, a qualquer momento conectividade e serviços. Este mundo da Internet atual é o resultado de sucessivas alterações que aconteceram desde o seu surgimento e que tornaram a infraestrutura de comunicação de importância crítica. Em termos de tecnologias de comunicação, os sistemas móveis sem fio têm um lugar especial devido a sua difusão excepcional na última década e que, junto com a Internet, tem permitido o aparecimento de dispositivos inteligentes, a introdução de novos serviços inovadores e exigindo, para tanto, um ambiente que suporte a inovação e criatividade. Porém, os vários padrões de redes para suporte, principalmente, ao acesso de última milha são desvantagens na perspectiva do usuário, pois este tem de se habilitar nessas redes (contratar os serviços) e, não raro, ter terminais específicos para o acesso. A idéia de um padrão único para estas redes não obteve resultados satisfatórios e uma solução aponta para a integração dessas redes para prover acesso único e transparente ao usuário. Esse trabalho, portanto, apresenta uma solução embarcada para integrar padrões de comunicações sem fio heterogênea do tipo IEEE 802.15.4 ZigBee, IEEE 802.20 GSM/GPRS e IEEE 802.2 Wi-Fi. Essa heterogeneidade de tecnologias sem fio permite a um usuário em movimento, através de seu terminal local ou remoto, acessar aplicativos e serviços de forma transparente. A avaliação de desempenho da solução foi realizada utilizando-se dois tipos de serviços: domótica e telemedicina. Os resultados indicaram que a solução proposta consegue integrar e prover os serviços com segurança e confiabilidade.

Sistema embarcado para monitoramento de harpia (Harpia harpyja)

Esta dissertação consiste no projeto e implementação parcial de um sistema integrado de monitoramento da ave Harpia (Harpia harpyja), espécie encontrada na Amazônia, Cerrado e Mata Atlântica. O sistema de monitoramento é estruturado em três etapas: coleta, armazenamento e transmissão de dados. A primeira etapa consiste na coleta de dados a partir de sensores, podendo detectar a presença de pássaros no ninho, também o sistema conta com o auxílio de uma câmera responsável pela captura de vídeo e áudio. A segunda etapa destina-se ao pré-processamento e armazenamento de todas as informações coletadas. A terceira etapa é responsável pela transmissão dos dados através de satélite, utilizando o Sistema Brasileiro de Coleta de Dados Ambientais (SBCDA). Além disso, foi realizado o desenvolvimento de um protótipo utilizado para o monitoramento. Técnicas de sistemas embarcados são expostas para o leitor e o processo de detecção desta espécie é avaliado.

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.

Dinâmica espaço-temporal da pesca industrial de camarão-rosa Farfantepenaeus subtilis na plataforma continental do Amazonas

O conhecimento da distribuição espacial dos recursos pesqueiros e um fator essencial no ordenamento pesqueiro. O camarão-rosa Farfantepenaeus subtilis (Perez-Farfante, 1967) e uma espécie de importância econômica, capturado pela pesca industrial na Plataforma Continental do Amazonas. Este estudo teve como objetivo avaliar padrões espaços-temporais da abundancia relativa desse recurso a partir de uma serie de capturas realizadas por barcos da frota industrial, especializadas com o uso de ferramentas de sistema de informações geográficas. A abundancia relativa de camarão-rosa (CPUE) foi relacionada a batimetria, as características do substrato, a vazão do rio Amazonas e as variáveis oceanográficas obtidas por sensoriamento: temperatura da superfície do mar e concentração de clorofila-a. Entre as categorias de tipo de substrato, observou-se maior intensidade de arrastos na região de lama mosqueada. Nessa região, características como tipo de substrato (lama), relevo submarino, taxa de sedimentação (<1 cm.ano-1), e salinidade (>30) constituem o habitat ideal para o camarão-rosa. Maiores valores de CPUE estiveram associados a menores temperaturas e a maiores valores de concentração de clorofila-a, características que ocorrem no período de maior vazão do rio Amazonas, no primeiro semestre. Foi observada a ocorrência de três períodos com diferentes níveis de produção: fevereiro a abril (maior vazão), com maior abundancia relativa de camarão-rosa; maio a julho; e agosto a setembro (menor vazão), com menor abundancia. Os resultados mostraram que a abundancia relativa de F. subtilis não se distribui de modo uniforme no espaço nem na variação sazonal.

Ecologia da ictiofauna do estuário do rio Paciência, Ilha do Maranhão - Brasil

Os sistemas estuarinos funcionam como importante habitat para várias especies de peixes, atraves das redes de canais de mare. Sob o ponto de vista ecologico, a comunidade ictiofaunística desempenham importante funcao no balanco energetico dos varios niveis tróficos dos ecossistemas estuarinos. Neste contexto, o presente estudo objetivou: determinar as distribuições espaco-temporais da ictiofauna; explicar suas características comportamentais e ecologicas; comparar a composicao da biomassa relativa, guildas ecologicas e funcionais em diferentes sistemas estuarinos da costa Norte; investigar a influencia das variaveis bioticas e abioticas e sua correlacao com os padroes biologicos da ictiofauna e identificar alteracoes na integridade biotica dos canais de mare estudados, utilizando a ictiofauna. Os dados foram obtidos a partir de amostragens bimestrais nos canais de mare Iguaiba, Grande e Cristovao, no periodo de janeiro/2006 a setembro/2007, utilizando redes de emalhar e tapagem. Paralelamente, foram tomadas amostras na camada superficial da agua para determinacao das variaveis fisico-quimicos e dos nutrientes inorganicos dissolvidos. Na caracterizacao ecologica das especies, foram empregados indices que estimam a diversidade, equitabilidade e riqueza. O Indice de Integridade Biotica foi aplicado para avaliar os efeitos das possiveis alteracoes ambientais na ictiofauna. Tecnicas univariadas (ANOVA, Kruskall-Wallis) e multivariadas (Cluster, nMDS, SIMPER, COIA e curvas ABC) foram usadas para comparar as especies e os locais de capturas. No total foram capturados 12.219 peixes distribuídos em 55 especies e 27 familias. As familias Sciaenidae, Ariidae, Carangidae, Engraulidae e Mugilidae apresentaram maior riqueza de especies. Ariopsis bonillai e Cetengraulis edentulus, apresentaram maior contribuicao para a formacao de grupos mais similares; Stellifer naso e Cynoscion acoupa foram responsaveis pela dissimilaridade entre os grupos formados. Cerca de 66% dos peixes capturados foram representados por individuos jovens, confirmando a condicao de bercario dos sistemas estuarinos. Os registros ictiofaunisticos entre o Golfao Marajoara e Maranhense apontam a ocorrência de 140 especies. Especies marinhas visitantes ocasionais e de agua doce ocorreram ocasionalmente. Marinhas estuarino-oportunistas e estuarino dependentes apresentaram maior contribuicao no Golfao Maranhense, ja as estuarino residentes apresentaram biomassa elevada em todos os sistemas estuarinos investigados. Detritivoros ocorreram principalmente no Pará e zoobentivoros no Maranhao. A ocorrencia de piscivoros foi inversamente proporcional a abundancia de juvenis. A co-estrutura formada entre variaveis ambientais-peixes foi significativa. As variaveis salinidade, pH, silicato, amonio, fosfato e nitrato influenciaram na estrutura da ictiofauna. Nenhuma especie se associou a ambientes com elevadas concentracoes de nutrientes inorganicos. As curvas ABC demonstraram que o ambiente estuarino encontra-se moderadamente perturbado, enquanto o indice de integridade caracterizou a qualidade ambiental dos canais de mare entre muito pobre a regular. O estudo mostrou que os canais de mare são importantes areas de criacao devido a dominancia de juvenis; a ictiofauna apresenta sazonalidade em relacao aos periodos hidrologicos; a comunidade peixes presente nos canais de mare pode atuar como indicadora da qualidade de ecossistemas submetidos a pulsos de mares. Considera-se, portanto, a protecao dos canais entre-mares dos manguezais uma ação essencial para o manejo dos recursos pesqueiros, uma vez que existe uma forte relacao entre abundancia da ictiofauna e a composição estrutural do habitat.

Desenvolvimento de um magnetometro a precessão nuclear

O objetivo desta tese foi desenvolver um magnetômetro à precessão nuclear para prospecção geofísica e estações-base magnéticas. O magnetômetro à precessão nuclear mede a intensidade total do campo magnético. Seu funcionamento é baseado na ressonância magnética nuclear. A medida de campo é feita pela de terminação da freqüência de precessão de núcleos de hidrogênio – prótons - de líquidos não viscosos no campo magnético terrestre. O magnetômetro é constituído de duas partes: o sensor e o instrumento de medida. O sensor é uma bobina solenoidal, cujo núcleo é preenchido com o líquido. Três líquidos diferentes foram testados; água, propanol e um querosene sintético. Optou-se pelo uso do querosene porque oferece maior amplitude no sinal de precessão, dando, conseqüentemente, maior relação sinal/ ruído. O sistema de medida contém os circuitos de sintonia e amplificação do sinal e, os circuitos lógicos para a programação da operação e contagem da freqüência de precessão. Cada ciclo de medida tem duração de 3 segundos, sendo 2,3s para a polarização e 0,7s para a recepção do sinal. São possíveis dois modos de operação: manual, reciclando automaticamente e por controle remoto. O sinal de precessão é amplificado seletivamente em uma das 14 faixas de sintonia, que cobrem medidas entre 22000 e 95000 gammas. A freqüência de precessão é multiplicada por um fator de 64 e contada durante um tempo igual a 0,36699s, determinado com base na razão giromagnética do próton. O número de pulsos contados é numericamente igual ao valor do campo magnético em gammas. A resposta pode ser lida em mostradores digitais ou na saída BCD paralela quando operando por controle remoto. A precisão da medida é de 1 gamma. O instrumento foi testado no campo para avaliar a relação sinal/ruído, gradiente suportável e consumo de potência. Nos testes de aplicação do protótipo, foram obtidos dados de variação diurna e realizaram-se levantamentos magnético de reconhecimento e detalhe em um sítio arqueológico na Ilha de Marajó, Pará. As respostas dos testes foram comparados com dois magnetômetros comerciais - o GP-70, McPhar e o G-816, Geometrics e, ainda, com dados do Observatório Magnético de Tatuoca-Pa. Em todos os casos, a comparação dos dados mostrou bom desempenho do magnetômetro em teste.

Estudo comparativo de sistemas de rádio digital sobre fibra aplicado a C-RAN

O objetivo deste trabalho é comparar aspectos relacionados ao uso de Multiplexação por Subportadora (SCM) em um sistema de transmissão de Rádio Digital sobre Fibra (DRoF) aplicado à Arquitetura de Acesso a Rádio Centralizado (C-RAN). Para isso, foram criados dois cenários que fazem uso da tecnologia DRoF, onde no primeiro, três subportadoras são transmitidas em um comprimento de onda e, para o segundo cenário, três comprimentos de onda são transmitidos, onde cada um possui uma única subportadora. Para ambas configurações é visado alimentar unidades de rádio remoto (RRH) localizadas na torre de transmissão. São analisados aspectos de desempenho da recepção, alcance das redes e complexidade do sistema para cada um dos cenários propostos. Além disso, são mostrados passo a passo como os sistemas foram construídos utilizando o software de simulação VPITransmissionMaker. Foram considerados para cada subportadora uma taxa de 250 Mbps, modulação 16-QAM, centrados na frequência de 5GHz. Os resultados obtidos demonstram que, para SCM-DRoF, uma Taxa de Erro de Bit (BER) de 10^-6 é mantida constante para enlaces de até 20 km. No segundo modelo, sem uso de SCM, um desempenho similar foi verificado, contudo com alcance de até 40 km. Dado o contexto da aplicação, os fatores desempenho e distância levam a crer que ambos cenários de transmissão podem ser utilizadas para C-RAN. Contudo, levando em consideração o custo e a complexidade no domínio óptico, o sistema utilizando SCM, comparativamente, possui mais vantagens. Conclui-se então que o uso de SCM apresenta-se como uma forte opção para aplicações no contexto das novas tecnologias de redes de acesso móvel.

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)

O ensino técnico como alternativa de acesso ao mercado de trabalho: um estudo do perfil do aluno da Escola técnica Estadual de Assis-SP

Pós-graduação em Psicologia - FCLAS