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

Demo Abstract: A Java compatible virtual machine for wireless sensor nodes

The Java programming language has potentially significant advantages for wireless sensor nodes but there is currently no feature-rich, open source virtual machine available. In this paper we present Darjeeling, a system comprising offline tools and a memory efficient run-time. The offline post-compiler tool analyzes, links and consolidates Java class files into loadable modules. The runtime implements a modified Java VM that supports multithreading and is designed specifically to operate in constrained execution environments such as wireless sensor network nodes and supports inheritance, threads, garbage collection, and loadable modules. We have demonstrated Java running on AVR128 and MSP430 microcontrollers at speeds of up to 70,000 JVM instructions per second.

Ocean Virtual Laboratory: A new way to explore multi-sensor synergy demonstrated over the Agulhas region

Ocean Virtual Laboratory is an ESA-funded project to prototype the concept of a single point of access for all satellite remote-sensing data with ancillary model output and in situ measurements for a given region. The idea is to provide easy access for the non-specialist to both data and state-of-the-art processing techniques and enable their easy analysis and display. The project, led by OceanDataLab, is being trialled in the region of the Agulhas Current, as it contains signals of strong contrast (due to very energetic upper ocean dynamics) and special SAR data acquisitions have been recorded there. The project also encourages the take up of Earth Observation data by developing training material to help those not in large scientific or governmental organizations make the best use of what data are available. The website for access is: http://ovl-project.oceandatalab.com/

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.

Darjeeling, a Java compatible virtual machine for microcontrollers

The Java programming language enjoys widespread popularity on platforms ranging from servers to mobile phones. While efforts have been made to run Java on microcontroller platforms, there is currently no feature-rich, open source virtual machine available. In this paper we present Darjeeling, a system comprising offline tools and a memory efficient runtime. The offline post-compiler tool analyzes, links and consolidates Java class files into loadable modules. The runtime implements a modified Java VM that supports multithreading and is designed specifically to operate in constrained execution environments such as wireless sensor network nodes. Darjeeling improves upon existing work by supporting inheritance, threads, garbage collection, and loadable modules while keeping memory usage to a minimum. We have demonstrated Java running on AVR128 and MSP430 micro-controllers at speeds of up to 70,000 JVM instructions per second.

Transforming agriculture through pervasive wireless sensor networks

A large-scale, outdoor, pervasive computing system based on the Fleck hardware platform applies sensor network technology to farming. Comprising static and animal-borne mobile nodes, the system measures the state of a complex, dynamic system comprising climate, soil, pasture, and animals. This data supports prediction of the land's future state and improved management outcomes through closed-loop control. This article is part of a special issue, Building a Sensor-Rich World.

Virtual fencing applications : Implementing and testing an automated cattle control system

Managing livestock movement in extensive systems has environmental and production benefits. Currently permanent wire fencing is used to control cattle; this is both expensive and inflexible. Cattle are known to respond to auditory and visual cues and we investigated whether these can be used to manipulate their behaviour. Twenty-five Belmont Red steers with a mean live weight of 270kg were each randomly assigned to one of five treatments. Treatments consisted of a combination of cues (audio, tactile and visual stimuli) and consequence (electrical stimulation). The treatments were electrical stimulation alone, audio plus electrical stimulation, vibration plus electrical stimulation, light plus electrical stimulation and electrified electric fence (6kV) plus electrical stimulation. Cue stimuli were administered for 3s followed immediately by electrical stimulation (consequence) of 1kV for 1s. The experiment tested the operational efficacy of an on-animal control or virtual fencing system. A collar-halter device was designed to carry the electronics, batteries and equipment providing the stimuli, including audio, vibration, light and electrical of a prototype virtual fencing device. Cattle were allowed to travel along a 40m alley to a group of peers and feed while their rate of travel and response to the stimuli were recorded. The prototype virtual fencing system was successful in modifying the behaviour of the cattle. The rate of travel of cattle along the alley demonstrated the large variability in behavioural response associated with tactile, visual and audible cues. The experiment demonstrated virtual fencing has potential for controlling cattle in extensive grazing systems. However, larger numbers of cattle need to be tested to derive a better understanding of the behavioural variance. Further controlled experimental work is also necessary to quantify the interaction between cues, consequences and cattle learning.