Estimação da porcentagem de flúor em alumina fluoretada proveniente de uma planta de tratamento de gases por meio de um sensor virtual neural

As indústrias têm buscado constantemente reduzir gastos operacionais, visando o aumento do lucro e da competitividade. Para alcançar essa meta, são necessários, dentre outros fatores, o projeto e a implantação de novas ferramentas que permitam o acesso às informações relevantes do processo de forma precisa, eficiente e barata. Os sensores virtuais têm sido aplicados cada vez mais nas indústrias. Por ser flexível, ele pode ser adaptado a qualquer tipo de medição, promovendo uma redução de custos operacionais sem comprometer, e em alguns casos até melhorar, a qualidade da informação gerada. Como estão totalmente baseados em software, não estão sujeitos a danos físicos como os sensores reais, além de permitirem uma melhor adaptação a ambientes hostis e de difícil acesso. A razão do sucesso destes tipos de sensores é a utilização de técnicas de inteligência computacional, as quais têm sido usadas na modelagem de vários processos não lineares altamente complexos. Este trabalho tem como objetivo estimar a qualidade da alumina fluoretada proveniente de uma Planta de Tratamento de Gases (PTG), a qual é resultado da adsorção de gases poluentes em alumina virgem, via sensor virtual. O modelo que emula o comportamento de um sensor de qualidade de alumina foi criado através da técnica de inteligência computacional conhecida como Rede Neural Artificial. As motivações deste trabalho consistem em: realizar simulações virtuais, sem comprometer o funcionamento da PTG; tomar decisões mais precisas e não baseada somente na experiência do operador; diagnosticar potenciais problemas, antes que esses interfiram na qualidade da alumina fluoretada; manter o funcionamento do forno de redução de alumínio dentro da normalidade, pois a produção de alumina de baixa qualidade afeta a reação de quebra da molécula que contém este metal. Os benefícios que este projeto trará consistem em: aumentar a eficiência da PTG, produzindo alumina fluoretada de alta qualidade e emitindo menos gases poluentes na atmosfera, além de aumentar o tempo de vida útil do forno de redução.

Desenvolvimento de um sensor virtual para processos não-lineares e variantes no tempo, com aplicação em planta de neutralização de PH

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Um sistema para a inferência de variáveis usando redes neurais artificiais

This work aims to obtain a low-cost virtual sensor to estimate the quality of LPG. For the acquisition of data from a distillation tower, software HYSYS ® was used to simulate chemical processes. These data will be used for training and validation of an Artificial Neural Network (ANN). This network will aim to estimate from available simulated variables such as temperature, pressure and discharge flow of a distillation tower, the mole fraction of pentane present in LPG. Thus, allowing a better control of product quality

Aplicação de sensores virtuais na inferência da temperatura de banho no processo de fabricação de alumínio primário

As indústrias buscam a todo o momento reduzir seus gastos operacionais para aumentar seus lucros e sua competitividade. Uma boa gestão é o fator mais importante, porém uma boa gestão é feita com auxílio de ferramentas que permitam o acesso às informações relevantes para o processo, que tenham bastante influência na tomada de decisões estratégicas, com o menor custo possível. O uso de sensores virtuais tem sido aplicado cada vez mais nas indústrias. Por ser flexível, ele pode ser adaptado a qualquer tipo de medição, promovendo uma redução de custos operacionais sem comprometer, e em alguns casos até melhorar, a qualidade da informação gerada. Como estão totalmente baseados em software, não estão sujeitos a danos físicos como os sensores reais, além de permitirem uma melhor adaptação a ambientes hostis e de difícil acesso. A razão do sucesso destes tipos de sensores é a utilização de técnicas de inteligência computacional, as quais têm sido usadas na modelagem de vários processos não lineares altamente complexos. Atualmente, muitas indústrias já utilizam com sucesso os sensores virtuais, e este trabalho explora a sua utilização, em conjunto com as Redes Neurais Artificiais, em um processo químico em uma importante indústria de alumínio brasileira cujo controle é muito difícil pois é muito difícil extrair medidas da planta dada sua natureza corrosiva e cujas medições exigem certo custo operacional além de estarem sujeitas a ruídos. A aplicação dos sensores virtuais poderá reduzir os intervalos de medições bem como os custos operacionais. Ao longo deste trabalho será apresentada a metodologia de como projetar o sensor virtual utilizando o processo químico como estudo de caso, seguindo a literatura recomendada.

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.

Um sistema para a inferência de variáveis usando redes neurais artificiais

This work aims to obtain a low-cost virtual sensor to estimate the quality of LPG. For the acquisition of data from a distillation tower, software HYSYS ® was used to simulate chemical processes. These data will be used for training and validation of an Artificial Neural Network (ANN). This network will aim to estimate from available simulated variables such as temperature, pressure and discharge flow of a distillation tower, the mole fraction of pentane present in LPG. Thus, allowing a better control of product quality

Sensor Data Visualization in Virtual Globe

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Developing of Distributed Virtual Laboratories for Smart Sensor System Design Based on Multi-Dimensional Access Method

In the article it is considered preconditions and main principles of creation of virtual laboratories for computer-aided design, as tools for interdisciplinary researches. Virtual laboratory, what are offered, is worth to be used on the stage of the requirements specification or EFT-stage, because it gives the possibility of fast estimating of the project realization, certain characteristics and, as a result, expected benefit of its applications. Using of these technologies already increase automation level of design stages of new devices for different purposes. Proposed computer technology gives possibility to specialists from such scientific fields, as chemistry, biology, biochemistry, physics etc, to check possibility of device creating on the basis of developed sensors. It lets to reduce terms and costs of designing of computer devices and systems on the early stages of designing, for example on the stage of requirements specification or EFT-stage. An important feature of this project is using the advanced multi-dimensional access method for organizing the information base of the Virtual laboratory.

Interface virtual com sensor 3D para interação de pessoas acamadas

A interação homem-máquina tem evoluído significativamente nos últimos anos, a ponto de permitir desenvolver soluções adequadas para apoio a pessoas que possuem um certo tipo de limitação física ou cognitiva. O desenvolvimento de técnicas naturais e intuitivas de interação, as chamadas Natural User Interface (NUI), permitem, hoje, que pessoas que estejam acamadas e/ou com incapacidade motora possam executar um conjunto de ações por intermédio de gestos, aumentando assim a sua qualidade de vida. A solução implementada neste projecto é baseada em processamento de imagem e visão por computador através do sensor 3D Kinect e consiste numa interface natural para o desenvolvimento de uma aplicação que reconheça gestos efetuados por uma mão humana. Os gestos identificados pela aplicação acionam um conjunto de ações adequados a uma pessoa acamada, como, por exemplo, acionar a emergência, ligar ou desligar a TV ou controlar a inclinação da cama. O processo de desenvolvimento deste projeto implicou várias etapas. Inicialmente houve um trabalho intenso de investigação sobre as técnicas e tecnologias consideradas importantes para a realização do trabalho - a etapa de investigação, a qual acompanhou praticamente todo o processo. A segunda etapa consistiu na configuração do sistema ao nível do hardware e do software. Após a configuração do sistema, obtiveram-se os primeiros dados do sensor 3D Kinect, os quais foram convertidos num formato mais apropriado ao seu posterior tratamento. A segmentação da mão permitiu posteriormente o reconhecimento de gestos através da técnica de matching para os seis gestos implementados. Os resultados obtidos são satisfatórios, tendo-se contabilizado cerca de 96% de resultados válidos. A área da saúde e bem-estar tem necessidade de aplicações que melhorem a qualidade de vida de pessoas acamadas, nesse sentido, o protótipo desenvolvido faz todo o sentido na sociedade actual, onde se verifica o envelhecimento da população.

jxSensor: a sensor network integration layer for JXTA

Nowadays, Wireless Sensor Networks (WSN) arealready a very important data source to obtain data about the environment. Thus, they are key to the creation of Cyber-Physical Systems (CPS). Given the popularity of P2P middlewares as ameans to efficiently process information and distribute services, being able to integrate them to WSN¿s is an interesting proposal. JXTA is a widely used P2P middleware that allows peers to easily exchange information, heavily relying on its main architectural highlight, the capability to organize peers with common interests into peer groups. However, right now, approaches to integrate WSNs to a JXTA network seldom take advantage of peer groups. For this reason, in this paper we present jxSensor, an integrationlayer for sensor motes which facilitates the deployment of CPS¿s under this architecture. This integration has been done taking into account JXTA¿s idiosyncrasies and proposing novel ideas,such as the Virtual Peer, a group of sensors that acts as a single entity within the peer group context.

Assembly Guidance in Augmented Reality Environments Using a Virtual Interactive Tool

The application of augmented reality (AR) technology for assembly guidance is a novel approach in the traditional manufacturing domain. In this paper, we propose an AR approach for assembly guidance using a virtual interactive tool that is intuitive and easy to use. The virtual interactive tool, termed the Virtual Interaction Panel (VirIP), involves two tasks: the design of the VirIPs and the real-time tracking of an interaction pen using a Restricted Coulomb Energy (RCE) neural network. The VirIP includes virtual buttons, which have meaningful assembly information that can be activated by an interaction pen during the assembly process. A visual assembly tree structure (VATS) is used for information management and assembly instructions retrieval in this AR environment. VATS is a hierarchical tree structure that can be easily maintained via a visual interface. This paper describes a typical scenario for assembly guidance using VirIP and VATS. The main characteristic of the proposed AR system is the intuitive way in which an assembly operator can easily step through a pre-defined assembly plan/sequence without the need of any sensor schemes or markers attached on the assembly components.

Results of applying sensor fusion to a control system using optic flow

The results from applying a sensor fusion process to an adaptive controller used to balance all inverted pendulum axe presented. The goal of the sensor fusion process was to replace some of the four mechanical measurements, which are known to be sufficient inputs for a linear state feedback controller to balance the system, with optic flow variables. Results from research into the psychology of the sense of balance in humans were the motivation for the investigation of this new type of controller input. The simulated model of the inverted pendulum and the virtual reality environments used to provide the optical input are described. The successful introduction of optical information is found to require the preservation of at least two of the traditional input types and entail increased training till-le for the adaptive controller and reduced performance (measured as the time the pendulum remains upright)

Evaluation of sensor configurations for robotic surgical instruments

Designing surgical instruments for robotic-assisted minimally-invasive surgery (RAMIS) is challenging due to constraints on the number and type of sensors imposed by considerations such as space or the need for sterilization. A new method for evaluating the usability of virtual teleoperated surgical instruments based on virtual sensors is presented. This method uses virtual prototyping of the surgical instrument with a dual physical interaction, which allows testing of different sensor configurations in a real environment. Moreover, the proposed approach has been applied to the evaluation of prototypes of a two-finger grasper for lump detection by remote pinching. In this example, the usability of a set of five different sensor configurations, with a different number of force sensors, is evaluated in terms of quantitative and qualitative measures in clinical experiments with 23 volunteers. As a result, the smallest number of force sensors needed in the surgical instrument that ensures the usability of the device can be determined. The details of the experimental setup are also included.

A low cost one-camera optical tracking system for indoor wide-area augmented and virtual reality environments

In the last years the number of industrial applications for Augmented Reality (AR) and Virtual Reality (VR) environments has significantly increased. Optical tracking systems are an important component of AR/VR environments. In this work, a low cost optical tracking system with adequate attributes for professional use is proposed. The system works in infrared spectral region to reduce optical noise. A highspeed camera, equipped with daylight blocking filter and infrared flash strobes, transfers uncompressed grayscale images to a regular PC, where image pre-processing software and the PTrack tracking algorithm recognize a set of retro-reflective markers and extract its 3D position and orientation. Included in this work is a comprehensive research on image pre-processing and tracking algorithms. A testbed was built to perform accuracy and precision tests. Results show that the system reaches accuracy and precision levels slightly worse than but still comparable to professional systems. Due to its modularity, the system can be expanded by using several one-camera tracking modules linked by a sensor fusion algorithm, in order to obtain a larger working range. A setup with two modules was built and tested, resulting in performance similar to the stand-alone configuration.