Consumer energy management system with integration of smart meters

This paper develops an energy management system with integration of smart meters for electricity consumers in a smart grid context. The integration of two types of smart meters (SM) are developed: (i) consumer owned SM and (ii) distributor owned SM. The consumer owned SM runs over a wireless platform - ZigBee protocol and the distributor owned SM uses the wired environment - ModBus protocol. The SM are connected to a SCADA system (Supervisory Control And Data Acquisition) that supervises a network of Programmable Logic Controllers (PLC). The SCADA system/PLC network integrates different types of information coming from several technologies present in modern buildings. The developed control strategy implements a hierarchical cascade controller where inner loops are performed by local PLCs, and the outer loop is managed by a centralized SCADA system, which interacts with the entire local PLC network. In order to implement advanced controllers, a communication channel was developed to allow the communication between the SCADA system and the MATLAB software. (C) 2014 The Authors. Published by Elsevier Ltd. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

Gestió d'inventari de dispositius

La memòria consisteix en el desenvolupament d'un sistema web per gestionar l'inventari de dispositius de xarxa i d'equips informàtics d'una escola. Més concretament dels equips es pot gestionar informació referent a característiques de hardware, software i de xarxa com l'adreça MAC, IP, roseta on està connectat... Dels dispositius de xarxa es pot gestionar informació referent als armaris, patch panels, switches, virtual LANs i punts d'accés on es connecten ordinadors, portàtils, telèfons o faxos.

Metro Ethernet -tekniikka: verkko, palvelut ja suunnittelu

Työ aloitettiin perehtymällä Metro Ethernet verkon eriosiin kuten Ethernet-verkkoon, MultiProtocol Label Switching verkkoon ja näiden verkkojen eriosiin. Työssä siis tarkasteltiin lähemmin Ethernet verkon toimintaa sekä sen tarjoamia standardeja kaistannopeuteen, kaapeli materiaaleihin ja kehysrakenteeseen. Tarkasteltiin myös MultiProtocol Label Swit-ching verkon rakennetta, pakettien reititys perusteita pohjautuen Ethernet verkon kehysrakenteeseen, Internet Protocol over MultiProtocol Label Switching tekniikkaa sekä näihin liittyviä alakäsitteitä kuten palvelunlaatu, virtuaaliyhteys, MAC-osoite jne. Kun työssä oli selvitetty Metro Ethernet verkon taustat ja perusteet voitiin siirtyä tutkimaan Metro Area Network ja Metro Ethernet Networks verkkojen tarkempaa rakennetta ja niiden mahdollisuuksia. Koska työn aiheena on Metro Ethernet-verkko, tulee myös tutkia Metro Ethernet Forum järjestöä jossa päätetään kaikki Metro Ethernet-verkkoon liittyvät asiat ja mm. MEF standardit. MEF standardeja on 16 kappaletta ja ne määrittelevät mm. Metro Ethernet verkon palvelut ja verkon arkkitehtuurin. Viimeisenä tutkimusalueena oli kolmen eri verkkolaitteen tutkiminen ja jo valmiina olevien verkkolaitteiden mahdollisuuksien kartoitus. Laitteiden tutkinnassa perehdyttiin Metro Et-hernet-verkko mahdollisuuksiin jokaisen laitevalmistajan tarjoamalla Internet Protocol over MultiProtocol Label Switching tekniikalla. Lopuksi tutkittiin vielä verkkosuunnitelman poh-jan luomista sekä itse suunnitelmaa, aikaisempien tutkimus tulosten pohjalle. Tutkimuksen tuloksena saatiin Metro Ethernet verkon ja käyttökelpoisten verkkolaitteiden tutkimusraportti ja käyttökelpoinen Metro Ethernet-verkkosuunnitelma jota voi käyttää mahdollisesti suoraan pohjana tai ainakin vertailu pohjana käytännön toteutuksessa.

Langattoman Internet-puhelupalvelun tarjoaminen

Langattomalla Internetpuhelupalvelulla tarkoitetaan Internet-puheluiden (Voice over Internet Protocol, VoIP) siirtoa langattoman tiedonsiirtoverkon ylitse. Tälläisia langattomia verkkoja voivat olla esimerkiksi langattomat lähiverkot, WiMAX-verkot tai 450 megahertsin (MHz) taajuusalueella toimivat tiedonsiirtoverkot. VoIP-yhteyden toiminta voidaan jakaa kolmeen eri toiminta-alueeseen: yhteydenmuodostusprotokollaan, äänen koodaukseen sekä siirtotiehen. Yhteydenmuodostusprotokollia ovat esimerkiksi SIP (Session Initiation Protocol) sekä H.323. Yhteydenmuodostusprotokollantehtävänä on muodostaa yhteys käyttäjien välille sekä sopia yhteydessäkäytettävistä ominaisuuksista. Äänen koodauksessa ääni pakataan paketteihin, joita lähetetään siirtotietä pitkin eri käyttäjien välillä. Normaalissa Internetpuheluyhteydessä siirtotienä käytetään langallisia siirtoteitä. Tässä työssä on keskitytty langattomiin siirtoteihin ja niidentuomiin haasteisiin, kuten yhteyden luotettavuuteen ja laatuun, yhteyskapasiteetin riittävyyteen sekä siirtymiseen saman verkon eri tukiasemien sekä eri verkkojen välillä. Työssä rakennettiin yksinkertainen, mutta toimiva langaton Internetpuhelujärjestelmä sekä verrattiin sen ominaisuuksia normaaliin Internetpuhelujärjestelmään. Järjestelmää koekäytettiin oikeassa toimintatilanteessa varsinaisen puhelinjärjestelmän rinnalla tavallisessa toimistoympäristössä. Testaustulosten ja käyttäjäkokemusten perusteella on periaatteessa mahdollista rakentaa yksinkertainen langaton Internetpuhelujärjestelmä ja käyttää sitä puhelupalveluiden tarjoamiseen. Palvelun tarjoaminen vaatii kuitenkin vielä tiettyjen viestintäviraston määräysten täyttämistä ennen tuotantokäyttöön ottamista.

Environnement alimentaire local et son association avec les habitudes alimentaires de personnes âgées

Contexte : Un accès adéquat aux aliments sains dans les environnements résidentiels peut contribuer aux saines habitudes alimentaires. Un tel accès est d’autant plus important pour les personnes âgées, où les changements associés au vieillissement peuvent accentuer leur dépendance aux ressources disponibles dans le voisinage. Cependant, cette relation n’a pas encore été établie chez les aînés. Objectifs : La présente thèse vise à quantifier les associations entre l’environnement alimentaire local et les habitudes alimentaires de personnes âgées vivant à domicile en milieu urbain. La thèse s’est insérée dans un projet plus large qui a apparié les données provenant d’une cohorte d’aînés québécois vivant dans la région métropolitaine montréalaise avec des données provenant d’un système d’information géographique. Trois études répondent aux objectifs spécifiques suivants : (1) développer des indices relatifs de mixité alimentaire pour qualifier l’offre d’aliments sains dans les magasins d’alimentation et l’offre de restaurants situés dans les quartiers faisant partie du territoire à l’étude et en examiner la validité; (2) quantifier les associations entre la disponibilité relative de magasins d’alimentation et de restaurants près du domicile et les habitudes alimentaires des aînés; (3) examiner l’influence des connaissances subjectives en nutrition dans la relation entre l’environnement alimentaire près du domicile et les habitudes alimentaires chez les hommes et les femmes âgés. Méthodes : Le devis consiste en une analyse secondaire de données transversales provenant de trois sources : les données du cycle 1 pour 848 participants de l’Étude longitudinale québécoise « La nutrition comme déterminant d’un vieillissement réussi » (2003-2008), le Recensement de 2001 de Statistique Canada et un registre privé de commerces et services (2005), ces derniers regroupés dans un système d’information géographique nommé Mégaphone. Des analyses bivariées non paramétriques ont été appliquées pour répondre à l’objectif 1. Les associations entre l’exposition aux commerces alimentaires dans le voisinage et les habitudes alimentaires (objectif 2), ainsi que l’influence des connaissances subjectives en nutrition dans cette relation (objectif 3), ont été vérifiées au moyen d’analyses de régression linéaires. Résultats : Les analyses ont révélé trois résultats importants. Premièrement, l’utilisation d’indices relatifs pour caractériser l’offre alimentaire s’avère pertinente pour l’étude des habitudes alimentaires, plus particulièrement pour l’offre de restaurants-minute. Deuxièmement, l’omniprésence d’aspects défavorables dans l’environnement, caractérisé par une offre relativement plus élevée de restaurants-minute, semble nuire davantage aux saines habitudes alimentaires que la présence d’opportunités d’achats d’aliments sains dans les magasins d’alimentation. Troisièmement, un environnement alimentaire plus favorable aux saines habitudes pourrait réduire les écarts quant à la qualité de l’alimentation chez les femmes ayant de plus faibles connaissances subjectives en nutrition par rapport aux femmes mieux informées. Conclusion : Ces résultats mettent en relief la complexité des liens entre l’environnement local et l’alimentation. Dans l’éventualité où ces résultats seraient reproduits dans des recherches futures, des stratégies populationnelles visant à résoudre un déséquilibre entre l’accès aux sources d’aliments sains par rapport aux aliments peu nutritifs semblent prometteuses.

Framework for middleware executed on mobile devices

Die ubiquitäre Datenverarbeitung ist ein attraktives Forschungsgebiet des vergangenen und aktuellen Jahrzehnts. Es handelt von unaufdringlicher Unterstützung von Menschen in ihren alltäglichen Aufgaben durch Rechner. Diese Unterstützung wird durch die Allgegenwärtigkeit von Rechnern ermöglicht die sich spontan zu verteilten Kommunikationsnetzwerken zusammen finden, um Informationen auszutauschen und zu verarbeiten. Umgebende Intelligenz ist eine Anwendung der ubiquitären Datenverarbeitung und eine strategische Forschungsrichtung der Information Society Technology der Europäischen Union. Das Ziel der umbebenden Intelligenz ist komfortableres und sichereres Leben. Verteilte Kommunikationsnetzwerke für die ubiquitäre Datenverarbeitung charakterisieren sich durch Heterogenität der verwendeten Rechner. Diese reichen von Kleinstrechnern, eingebettet in Gegenstände des täglichen Gebrauchs, bis hin zu leistungsfähigen Großrechnern. Die Rechner verbinden sich spontan über kabellose Netzwerktechnologien wie wireless local area networks (WLAN), Bluetooth, oder UMTS. Die Heterogenität verkompliziert die Entwicklung und den Aufbau von verteilten Kommunikationsnetzwerken. Middleware ist eine Software Technologie um Komplexität durch Abstraktion zu einer homogenen Schicht zu reduzieren. Middleware bietet eine einheitliche Sicht auf die durch sie abstrahierten Ressourcen, Funktionalitäten, und Rechner. Verteilte Kommunikationsnetzwerke für die ubiquitäre Datenverarbeitung sind durch die spontane Verbindung von Rechnern gekennzeichnet. Klassische Middleware geht davon aus, dass Rechner dauerhaft miteinander in Kommunikationsbeziehungen stehen. Das Konzept der dienstorienterten Architektur ermöglicht die Entwicklung von Middleware die auch spontane Verbindungen zwischen Rechnern erlaubt. Die Funktionalität von Middleware ist dabei durch Dienste realisiert, die unabhängige Software-Einheiten darstellen. Das Wireless World Research Forum beschreibt Dienste die zukünftige Middleware beinhalten sollte. Diese Dienste werden von einer Ausführungsumgebung beherbergt. Jedoch gibt es noch keine Definitionen wie sich eine solche Ausführungsumgebung ausprägen und welchen Funktionsumfang sie haben muss. Diese Arbeit trägt zu Aspekten der Middleware-Entwicklung für verteilte Kommunikationsnetzwerke in der ubiquitären Datenverarbeitung bei. Der Schwerpunkt liegt auf Middleware und Grundlagentechnologien. Die Beiträge liegen als Konzepte und Ideen für die Entwicklung von Middleware vor. Sie decken die Bereiche Dienstfindung, Dienstaktualisierung, sowie Verträge zwischen Diensten ab. Sie sind in einem Rahmenwerk bereit gestellt, welches auf die Entwicklung von Middleware optimiert ist. Dieses Rahmenwerk, Framework for Applications in Mobile Environments (FAME²) genannt, beinhaltet Richtlinien, eine Definition einer Ausführungsumgebung, sowie Unterstützung für verschiedene Zugriffskontrollmechanismen um Middleware vor unerlaubter Benutzung zu schützen. Das Leistungsspektrum der Ausführungsumgebung von FAME² umfasst: • minimale Ressourcenbenutzung, um auch auf Rechnern mit wenigen Ressourcen, wie z.B. Mobiltelefone und Kleinstrechnern, nutzbar zu sein • Unterstützung für die Anpassung von Middleware durch Änderung der enthaltenen Dienste während die Middleware ausgeführt wird • eine offene Schnittstelle um praktisch jede existierende Lösung für das Finden von Diensten zu verwenden • und eine Möglichkeit der Aktualisierung von Diensten zu deren Laufzeit um damit Fehlerbereinigende, optimierende, und anpassende Wartungsarbeiten an Diensten durchführen zu können Eine begleitende Arbeit ist das Extensible Constraint Framework (ECF), welches Design by Contract (DbC) im Rahmen von FAME² nutzbar macht. DbC ist eine Technologie um Verträge zwischen Diensten zu formulieren und damit die Qualität von Software zu erhöhen. ECF erlaubt das aushandeln sowie die Optimierung von solchen Verträgen.

Improving resource utilization in carrier ethernet technologies

Ethernet está empezando a pasar de las redes de área local a una red de transporte. Sin embargo, como los requisitos de las redes de transporte son más exigentes, la tecnología necesita ser mejorada. Esquemas diseñados para mejorar Ethernet para que cumpla con las necesidades de transporte se pueden categorizar en dos clases. La primera clase mejora solo los componentes de control de Ethernet (Tecnologías basadas en STP), y la segunda clase mejora tanto componentes de control como de encaminamiento de Ethernet (tecnologías basadas en etiquetas). Esta tesis analiza y compara el uso de espacio en las etiquetas de las tecnologias basadas en ellas para garantizar su escalabilidad. La aplicabilidad de las técnicas existentes y los estudios que se pueden utilizar para superar o reducir los problemas de escalabilidad de la etiqueta son evaluados. Además, esta tesis propone un ILP para calcular el óptimo rendimiento de las technologias basadas en STP y las compara con las basadas en etiquetas para ser capaz de determinar, dada una específica situacion, que technologia utilizar.

Short-Term Multinodal Load Forecasting Using a Modified General Regression Neural Network

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Voltage regulator modeling for the three-phase power flow in distribution networks

In this paper a three-phase power flow for electrical distribution systems considering different models of voltage regulators is presented. A voltage regulator (VR) is an equipment that maintains the voltage level in a predefined value in a distribution line in spite of the load variations within its nominal power. Three different types of connections are analyzed: 1) wye-connected regulators, 2) open delta-connected regulators and 3) closed delta-connected regulators. To calculate the power flow, the three-phase backward/forward sweep algorithm is used. The methodology is tested on the IEEE 34 bus distribution system. ©2008 IEEE.

Innovations in health care services: The CAALYX system

Purpose: This paper describes proposed health care services innovations, provided by a system called CAALYX (Complete Ambient Assisted Living eXperiment). CAALYX aimed to provide healthcare innovation by extending the state-of-the-art in tele-healthcare, by focusing on increasing the confidence of elderly people living autonomously, by building on the knowledge base of the most common disorders and respective characteristic vital sign changes for this age group. Methods: A review of the state-of-the-art on health care services was carried out. Then, extensive research was conducted on the particular needs of the elderly in relation to home health services that, if offered to them, could improve their day life by giving them greater confidence and autonomy. To achieve this, we addressed issues associated with the gathering of clinical data and interpretation of these data, as well as possibilities of automatically triggering appropriate clinical measures. Considering this initial work we started the identification of initiatives, ongoing works and technologies that could be used for the development of the system. After that, the implementation of CAALYX was done. Findings: The innovation in CAALYX system considers three main areas of contribution: (i) The Roaming Monitoring System that is used to collect information on the well-being of the elderly users; (ii) The Home Monitoring System that is aimed at helping the elders independently living at home being implemented by a device (a personal computer or a set top box) that supports the connection of sensors and video cameras that may be used for monitoring and for interaction with the elder; (iii) The Central Care Service and Monitoring System that is implemented by a Caretaker System where attention and care services are provided to elders, where actors as Caretakers, Doctors and Relatives are logically linked to elders. Innovations in each of these areas are presented here. Conclusions: The ageing European society is placing an added burden on future generations, as the 'elderly-to-working-age-people' ratio is set to steadily increase in the future. Nowadays, quality of life and fitness allows for most older persons to have an active life well into their eighties. Furthermore, many older persons prefer to live in their own house and choose their own lifestyle. The CAALYX system can have a clear impact in increasing older persons' autonomy, by ensuring that they do not need to leave their preferred environment in order to be properly monitored and taken care of. © 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Short-term planning of electric power distribution networks using multiobjective genetic algorithim

The high active and reactive power level demanded by the distribution systems, the growth of consuming centers, and the long lines of the distribution systems result in voltage variations in the busses compromising the quality of energy supplied. To ensure the energy quality supplied in the distribution system short-term planning, some devices and actions are used to implement an effective control of voltage, reactive power, and power factor of the network. Among these devices and actions are the voltage regulators (VRs) and capacitor banks (CBs), as well as exchanging the conductors sizes of distribution lines. This paper presents a methodology based on the Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II) for optimized allocation of VRs, CBs, and exchange of conductors in radial distribution systems. The Multiobjective Genetic Algorithm (MGA) is aided by an inference process developed using fuzzy logic, which applies specialized knowledge to achieve the reduction of the search space for the allocation of CBs and VRs.

Distributed generators as providers of reactive power support - A market approach

Traditionally, ancillary services are supplied by large conventional generators. However, with the huge penetration of distributed generators (DGs) as a result of the growing interest in satisfying energy requirements, and considering the benefits that they can bring along to the electrical system and to the environment, it appears reasonable to assume that ancillary services could also be provided by DGs in an economical and efficient way. In this paper, a settlement procedure for a reactive power market for DGs in distribution systems is proposed. Attention is directed to wind turbines connected to the network through synchronous generators with permanent magnets and doubly-fed induction generators. The generation uncertainty of this kind of DG is reduced by running a multi-objective optimization algorithm in multiple probabilistic scenarios through the Monte Carlo method and by representing the active power generated by the DGs through Markov models. The objectives to be minimized are the payments of the distribution system operator to the DGs for reactive power, the curtailment of transactions committed in an active power market previously settled, the losses in the lines of the network, and a voltage profile index. The proposed methodology was tested using a modified IEEE 37-bus distribution test system. © 1969-2012 IEEE.

Avaliação da tecnologia femtocell como canal de retorno para TV digital

Mensurar os impactos do tráfego de aplicações interativas para TV Digital nas redes sem fio de 4a geração em especial WIMAX e femtocell tem sido um grande desafio para pesquisadores em todo o mundo, o teste destas tecnologias se mostra promissora para a melhor qualidade de serviço prestado pelas operadoras. Inicialmente, identificando o padrão de tráfego de rede através da aferição e caracterização de tráfego de uma aplicação interativa de TV Digital do Sistema Brasileiro de TV Digital (SBTVD). A partir de então, as simulações são feitas sobre uma rede sem fio. Para este estudo, a rede WiMAX foi escolhida como um de nossos estudo de caso. Um estudo dos impactos do uso desta aplicação em uma WMAN (Wireless Metropolitan Área Network) com WiMAX e também utilizando femtocells. Evidentemente, tecnologias sem fio apresentam uma grande variação da qualidade do sinal. Deste modo, é necessário utilizar uma solução para reduzir essa degradação no sinal. Dentre as possíveis soluções, o uso de femtocells surge como alternativa viável para estas melhorias, lembrando que uso de femtocell esta diretamente ligado para áreas onde o sinal é zero ou muito baixo. A utilização de simulações discretas através de ferramentas apropriadas como o OPNET, se mostram bastante úteis para viabilizar a utilização das tecnologias existentes, expondo-as a condições mais adversas de fluxo, carga , numero de usuários e distancias que certamente influenciam no desempenha de cada uma delas.

New strategies for planning and performance evaluation of wireless networks: case studies based on the cross-layer approach

The use of wireless local area networks, called WLANs, as well as the proliferation of the use of multimedia applications have grown rapidly in recent years. Some factors affect the quality of service (QoS) received by the user and interference is one of them. This work presents strategies for planning and performance evaluation through an empirical study of the QoS parameters of a voice over Internet Protocol (VoIP) application in an interference network, as well as the relevance in the design of wireless networks to determine the coverage area of an access point, taking into account several parameters such as power, jitter, packet loss, delay, and PMOS. Another strategy is based on a hybrid approach that considers measuring and Bayesian inference applied to wireless networks, taking into consideration QoS parameters. The models take into account a cross layer vision of networks, correlating aspects of the physical environment, on the signal propagation (power or distance) with aspects of VoIP applications (e.g., jitter and packet loss). Case studies were carried out for two indoor environments and two outdoor environments, one of them displaying main characteristics of the Amazon region (e.g., densely arboreous environments). This last test bed was carried out in a real system because the Government of the State of Pará has a digital inclusion program called NAVEGAPARÁ.

Development of CAN-based distributed control system for variable rate technology in agricultural machinery

The number of electronic devices connected to agricultural machinery is increasing to support new agricultural practices tasks related to the Precision Agriculture such as spatial variability mapping and Variable Rate Technology (VRT). The Distributed Control System (DCS) is a suitable solution for decentralization of the data acquisition system and the Controller Area Network (CAN) is the major trend among the embedded communications protocols for agricultural machinery and vehicles. The application of soil correctives is a typical problem in Brazil. The efficiency of this correction process is highly dependent of the inputs way at soil and the occurrence of errors affects directly the agricultural yield. To handle this problem, this paper presents the development of a CAN-based distributed control system for a VRT system of soil corrective in agricultural machinery. The VRT system is composed by a tractor-implement that applies a desired rate of inputs according to the georeferenced prescription map of the farm field to support PA (Precision Agriculture). The performance evaluation of the CAN-based VRT system was done by experimental tests and analyzing the CAN messages transmitted in the operation of the entire system. The results of the control error according to the necessity of agricultural application allow conclude that the developed VRT system is suitable for the agricultural productions reaching an acceptable response time and application error. The CAN-Based DCS solution applied in the VRT system reduced the complexity of the control system, easing the installation and maintenance. The use of VRT system allowed applying only the required inputs, increasing the efficiency operation and minimizing the environmental impact.