Dissertations / Theses on the topic 'Controlled sensor networks'
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1
Sugihara, Ryo. "Controlled mobility in sensor networks." Diss., [La Jolla] : University of California, San Diego, 2009. http://wwwlib.umi.com/cr/ucsd/fullcit?p3359040.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--University of California, San Diego, 2009.Title from first page of PDF file (viewed July 14, 2009). Available via ProQuest Digital Dissertations. Vita. Includes bibliographical references (p. 174-182).
2
Singh, Vaneet. "Design of energy efficient embedded controlled sensor networks." Thesis, IIT Delhi, 2015. http://localhost:8080/xmlui/handle/12345678/6917.
Full text
3
Purohit, Aveek. "Controlled-mobile Sensor Networks for Dynamic Sensing and Monitoring Applications." Research Showcase @ CMU, 2014. http://repository.cmu.edu/dissertations/357.
Full textAbstract:
Many potential indoor sensing and monitoring applications are characterized by hazardous and constantly-changing operating environments. For example, consider emergency response scenarios such as urban fire rescue. Traditionally, first responders have little access to situational information. In-situ information about the conditions, such as the extent and evolution of the indoor fire, can augment rescue efforts and reduce risk to emergency personnel. Static sensor networks that are pre-deployed or manually deployed have been proposed for such applications, but are less practical due to need for large infrastructure, lack of adaptivity and limited coverage. The main hypothesis of this thesis is that controlled-mobile networked sensing – the capability of nodes to move as per network needs, is a novel, feasible, and beneficial approach to monitoring dynamic and hazardous environments. Controlled-mobility in sensor networks can provide the desired autonomy and adaptability to overcome the limitations of static sensors. The research focuses on four of the major challenges in realizing controlled-mobile sensor networking systems: Understanding the trade-off between cost, weight, and sensing and actuation capabilities in designing a hardware platform for controlled-mobile sensing together with a complementary firmware architecture. Designing simulation environments for controlled-mobile sensing platforms that adequately incorporate both the cyber (network, processing, planning) and physical (motion, environment) components of such systems. Investigating the effects of controlled-mobility on network group discovery and maintenance protocols and designing approaches that meet the mobility, latency and energy constraints. Exploring novel low-overhead infrastructure-less mechanisms for collaborative coverage, deployment and navigation of resource-constrained controlled-mobile nodes in previously unseen environments. The thesis validates and evaluates the presented architecture, tools, and algorithms for controlled-mobile sensing systems through extensive simulations and a real-system test-bed implementation. The results show that controlled-mobility is feasible and can enable new class of sensing and monitoring applications.
4
Janapala, Srinivas. "Maximizing connected coverage via controlled actor relocation in Wireless Sensor and Actor Networks /." Available to subscribers only, 2008. http://proquest.umi.com/pqdweb?did=1597619381&sid=12&Fmt=2&clientId=1509&RQT=309&VName=PQD.
Full text
5
Vaswani, Mohit Suresh. "BLE Controller Module for Wireless Sensor Networks." Thesis, University of North Texas, 2017. https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc1011776/.
Full textAbstract:
Sensors have been an integral part of our life since a long time. Traditionally, the transmit information to a data collection center through a physical wire. However, with the introduction of Bluetooth Low Energy (BLE) communication protocol, more research is being done into the field of wireless sensor networks (WSN). BLE was introduced to target low power applications. The CC2650 Launchpad designed by Texas Instruments (TI) can lead to a bulky final product. The aim was to design hardware for the CC2650 micro-controller with the aim of making it more compact for use in WSNs. A top-down approach was used wherein the available product is studied to identify the redundant and reverse engineer it to design a new product. A 2 layer printed circuit board (PCB) was designed which resulted in a 64 percent decrease in size compared to the Launchpad. Also, experiments were performed to test the proof of concept.
6
Engvall, Christoffer. "Security in Wireless Sensor Networks for Open Controller." Thesis, Linköpings universitet, Databas och informationsteknik, 2013. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:liu:diva-91089.
Full textAbstract:
In this thesis we develop, evaluate and implement a security solution for Open Controllers wireless sensor network platform. A scenario is used to describe an exemplar application showing how our system is supposed to function. The security of the platform is analyzed using a well-established threat modeling process and attack trees which result in the identification of a number of risks, which could be security weaknesses. These attack trees visualize the security weaknesses in an easy to access way even for individuals without special security expertise. We develop a security solution to counter these identified risks. The developed security solution consists of three different security levels together with a number of new security policies. Each additional level applies different security mechanisms to provide increasingly improved security for the platform. The new security policies ensure that the security solution is continuously secure during its operating time. We implement part of the security solution in the Contiki operating system to assess its function in practice. Finally we evaluate the developed security solution by looking back to the previously identified weaknesses and the implementation proving that the security solution mitigates the risks.
7
Chen, Liang. "Formation and tracking in sensing agent networks : controller design and security." Online access for everyone, 2006. http://www.dissertations.wsu.edu/Thesis/Fall2006/l_chen_121106.pdf.
Full text
8
Sadok, Emil F. "Web services for IEEE 14511 sensor network controllers." Thesis, University of Ottawa (Canada), 2006. http://hdl.handle.net/10393/27291.
Full textAbstract:
The following thesis entails the development and a feasibility study for the integration of a Service Oriented Architecture platform applied to the IEEE 1451 Sensor interface standard. The research work leverages a service oriented software-development approach via the XML Web Services Integration Framework (XWIF) process for exposing a sensor controller's application services to remote clients via web service based interfaces. Further, the J2EE framework hosts a web services based middleware. The J2EE middleware provides WSDL service interfaces for exposing operations required for sensor interaction, and a web-services communication mechanism via the SOAP XML based messaging protocol.
The thesis extends the IEEE 1451.1 instrumentation standard's based platform, by introducing a software development model for web-services based sensor network applications. The prototype architecture of a web enabled 1451.1 NCAP controller connectable via the web-services middleware is investigated. Further, the research contribution presents the feasibility for introducing a service-oriented approach to distributed sensor monitoring via the developed web-services based NCAP platform connected to a real-time smart multi-sensor. Moreover, this thesis will provide the academic and instrumentation scientific community a performance study for integrating emerging web-service technologies within the instrumentation domain.
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De, Silva Shalutha. "Force controlled hexapod walking." Thesis, Queensland University of Technology, 2014. https://eprints.qut.edu.au/78978/1/Karunakalage_De%20Silva_Thesis.pdf.
Full textAbstract:
This thesis is a study on controlling methods for six-legged robots. The study is based on mathematical modeling and simulation. A new joint controller is proposed and tested in simulation that uses joint angles and leg reaction force as inputs to generate a torque, and a method to optimise this controller is formulated and validated. Simulation shows that hexapod can walk on flat ground based on PID controllers with just four target configurations and a set of leg coordination rules, which provided the basis for the design of the new controller.
10
Gen-Kuong, Fernando, and Alex Karolys. "Smart Sensor Network System." International Foundation for Telemetering, 1997. http://hdl.handle.net/10150/607534.
Full textAbstract:
International Telemetering Conference Proceedings / October 27-30, 1997 / Riviera Hotel and Convention Center, Las Vegas, NevadaThis paper describes a Smart Sensor Network System for applications requiring sensors connected in a multidrop configuration in order to minimize interconnecting cables. The communication protocol was optimized for high speed data collection. The Smart Sensor Network System was developed with the following goals in mind: cost reduction, reliability and performance increase.
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Qudeisat, Mohammed Ahmed. "A networked and computer-controlled multi-sensor 3D fringe projection measurement system." Thesis, Liverpool John Moores University, 2012. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.589740.
Full textAbstract:
A 3D non-contact real-time multi sensor fringe measurement system is proposed in this research. The system is designed to help radiotherapists detect human body measurements and motions during the cancer radiotherapy treatment process in real-time. The ability to detect body movements will help radiotherapists to accurately estimate the actual radiation dose that was delivered to the tumour volume. The researchers at JMU built a three-sensor system that covers 3600 around the object so that the system can have full visibility around the human body under treatment. Each sensor consists of one camera and one projector and each sensor works on its own exclusive light bandwidth to enable all sensors to work concurrently without affecting each other's operation. Each sensor is connected to its own data processing unit that controls its operation and carries out data processing tasks and all three data processing units are connected to a main central computer that controls and coordinates the operation of the three sensors. The author developed a novel empirical calibration approach to calibrate the three sensors concurrently; the proposed calibration approach solves the depth calibration problem and the perspective problem to provide the system with the ability to measure 3D shapes in an absolute physical coordinate system that is consistent with the coordinate system of the radiotherapy treatment machine. The author also implemented two algorithms for absolute 3D body shape measurements. The first is a multi-frame algorithm using the phase-stepping technique while the second is a single-frame algorithm that is based on the Fourier Fringe Analysis technique. A performance comparison between these two methods is given in the literature. Finally, the author describes measurement validation and error reporting methods to provide the system with the ability to estimate the quality of its own measurements, to detect errors and report failures in the measurement process. This feature is very crucial to system operation especially in sensitive applications like cancer treatment as it provides qualitative and quantitative measures of validity to the measurements. This research has resulted in a practical real-time system that is implemented at both, the LAB and Christie Hospital Manchester. The system has been thoroughly tested and it has shown very good performance in terms of reliability, accuracy, usability and speed.
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Fakir, Felipe. "Controle preditivo multi-rate para eficiência energética em sistema de controle via rede sem fio /." Bauru, 2017. http://hdl.handle.net/11449/150992.
Full textAbstract:
Orientador: Eduardo Paciência GodoyBanca: Diego Colon
Banca: Mariza Antunes de Lemos
Resumo: A tecnologia de comunicação wireless vem se tornando parte fundamental do cotidiano das indústrias de processos, onde o uso de transmissores wireless aplicados à monitoração e controle já é uma realidade. A arquitetura de Sistema de Controle via Rede Sem Fio (WNCS) possui vantagens em relação às arquiteturas tradicionais ponto-a-ponto e às arquiteturas de redes cabeadas devido à facilidade de instalação, configuração e manutenção. No entanto, a evolução desta tecnologia introduziu novos desafios para a implementação da malha de controle fechada por um instrumento wireless como as não linearidades, perda de pacote de dados e restrições da comunicação de dados nas redes sem fio. Outro fator crítico relacionado à implementação de WNCSs é a fonte de energia limitada destes transmissores, que possuem vida útil dependente da quantidade de acessos e dados transmitidos. Este trabalho apresenta o estudo e o desenvolvimento de um controlador preditivo multi-rate como alternativa para melhorar a eficiência energética em aplicações industriais de WNCSs. A estratégia proposta não necessita receber constantemente os valores reais das variáveis do processo transmitidos pelos transmissores wireless, pois o controlador preditivo baseado em modelo (MPC) se utiliza do submodelo interno das variáveis de processo para estimar os valores das variáveis quando estas não são transmitidas. Dessa forma, uma diminuição da frequência de transmissão de dados na rede sem fio pode ser obtida e, consequentem... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: Wirelles communication technology has become a fundamental part of the every day life of process industries, where the use of wereless transmitters for monitoring and control is already a reality. The archiecture of Wireless Networked Control Systems (WNCSs) has advantages over point-to-point and wiered networks architectures due to the ease of installation, configuration and maintenance. However, the evolution of this technology has introduced new challenges to the implementation of the closed loop control with a wiereless instrument as nonlinearities, packet losses and data communication constraints in the wiereless networks. Another critical factor related to implementation of WNCSs is the energy source of these transmitters, which have limited lifetime dependent on the amount of access and data transmitted. This work presents the study and the development of a multi-rate predictive controller as an alternative to improve energy efficiency in industrial applications of WNCSs. The proposed strategy does not need to frequently receive process variables transmitted by wireless transmitters, because the model predictive controller (MPC) uses the internal submodel of the process variables to estimate the variables values when they are not transmitted. Thus, a decrease in the frequency of data transmission on the wireless network can be obtained and consequently a reduction of energy consumption of wereless devices. Simulation results for different operating conditions of a multivariable WNCS of coupled tanks shows that the multi-rate MPC provides robusstness and it is effective for WNCS applications, ensuring control and stability requirements even with the reduction of the transmission frequency of the feddback data in the wiereless network. In addition, energy consumption results from the WNCS devices showed that MPC multi-rate provides 20% of energy... (Complete abstract click electronic access below)
Mestre
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Narayanan, Pavanesh. "Sensor-less Control of Shape Memory Alloy Using Artificial Neural Network and Variable Structure Controller." University of Toledo / OhioLINK, 2014. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=toledo1416501021.
Full text
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Dehmelt, Chris. "Integration of Smart Sensor Buses into Distributed Data Acquisition Systems." International Foundation for Telemetering, 2005. http://hdl.handle.net/10150/604924.
Full textAbstract:
ITC/USA 2005 Conference Proceedings / The Forty-First Annual International Telemetering Conference and Technical Exhibition / October 24-27, 2005 / Riviera Hotel & Convention Center, Las Vegas, NevadaAs requirements for the amount of test data continues to increase, instrumentation engineers are under pressure to deploy data acquisition systems that reduce the amount of associated wiring and overall system complexity. Smart sensor buses have been long considered as one approach to address this issue by placing the appropriate signal conditioners close to their respective sensors and providing data back over a common bus. However, the inability to adequately synchronize the operation of the sensor bus to the system master, which is required to correlate analog data measurements, has precluded their use. The ongoing development and deployment of smart sensor buses has reached the phase in which integration into a larger data acquisition system environment must be considered. Smart sensor buses, such as IntelliBus™, have their own unique mode of operation based on a pre-determined sampling schedule, which however, is typically asynchronous to the operation of the (master or controller) data acquisition system and must be accounted for when attempting to synchronize the two systems. IRIG Chapter 4 type methods for inserting data into a format, as exemplified by the handling of MIL-STD-1553 data, could be employed, with the disadvantage of eliminating any knowledge as to when a particular measurement was sampled, unless it is time stamped (similar to the time stamping function that is provided to mark receipt of 1553 command words). This can result in excessive time data as each sensor bus can manage a large number of analog sensor inputs and multiple sensor buses must be accommodated by the data acquisition system. The paper provides an example, using the Boeing developed IntelliBus system and the L3 Communications - Telemetry East NetDAS system, of how correlated data can be acquired from a smart sensor bus as a major subsystem component of a larger integrated data acquisition system. The focus will be specifically on how the IntelliBus schedule can be synchronized to that of the NetDAS formatter. Sample formats will be provided along with a description of how a standalone NetDAS stack and an integrated NetDAS-IntelliBus system would be programmed to create the required output, taking into account the unique sampling characteristics of the sensor bus.
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Mansano, Raul Katayama. "Controle adaptativo multi-rate para eficiência energética em sistemas de controle via redes sem fio /." Sorocaba, 2016. http://hdl.handle.net/11449/144597.
Full textAbstract:
Orientador: Eduardo Paciencia GodoyCoorientador: Diego Colón
Banca: Everson Martins
Banca: Bruno Augusto Angélico
Resumo: Com os recentes avanços das tecnologias sem fio e a proliferação de sensores sem fio, há um crescente interesse na implementação de Sistemas Controle via Redes Sem Fio (WNCSs), que fornecem vantagens em relação às arquiteturas tradicionais ponto-a-ponto e às arquiteturas de redes cabeadas. Apesar das vantagens, a inserção de redes industriais na malha de controle impõe não-linearidades e restrições que afetam o desempenho e a estabilidade do WNCS. Além disto, uma questão fundamental para aplicações de WNCS é a vida útil da bateria de alimentação dos sensores sem fio, uma vez que é uma fonte limitada de energia. Como a transmissão da informação na rede sem fio requer um alto gasto energético pelo dispositivo, deve-se restringir a quantidade de comunicações para poupar bateria. Esta restrição inviabiliza o uso de sensores sem fio em diversas aplicações de WNCS. Neste contexto, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um controlador adaptativo multi-rate para eficiência energética em aplicações industriais de WNCSs, através da diminuição da frequência de transmissão de dados na rede e, portanto, redução do consumo energético dos dispositivos sem fio. Um controlador adaptativo auto-ajustável foi implementado para identificar o modelo do WNCS, simular tal modelo e sintonizar os parâmetros do controlador a cada passo de controle, fornecendo robustez contra distúrbios e não-linearidades inerentes ao WNCS. O diferencial do controlador adaptativo é a incorporação das técnicas de i... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: Recent advances in wireless technologies and the proliferation of wireless sensors led to an increasing interest in the implementation of Wireless Networked Control Systems (WNCS), which provide advantages over traditional peer-to-peer and cabled networks archiectures. Despite these advantages, inserting a communication network in the control loop impose nonlinearities and constraints which affect stability and performance of the system. Furthermore, a major issue in wireless applications is the lifetime of the sensors batteries, which are a limited source of power. As transmitting data over the network requires high-energy expenditure, it is imperative to reduce the number of communications, in order to save battery. This constraint makes it unfeasible to use wireless sesors in most WNCS applications. In this context, this work aims to develop a multi-rate adaptative controller to enhance energy efficiency in industrial WNCS applications, by reducing frequency of data transmission over the network, thus reducing power expenditure of the wireless devices. A self-tuning adaptive controller is implemented, which can identify the WNCS model, simulate such model and tune the controller parameters at each control step, them prividing robustness to disturbance and inherent nonlinearities of the WNCS. The adaptative controller is augmented with a multi-rate control tehcnique and packet-based identification. The packet-based identification consists is transmitting messages with a pack of data (instead of only transmitting the most recent one) sampled during the inter-samples period, thus improving identification of the WNCS model and, consequently, improviding control performance. The multi-rate control technique consists in using virtual feedback data, provided by the simulated model fo the WNCS, then enabling, actuation faster than wireless sampling, allowing the reduction of wireless transmissions... (Complete abstract electronic access below)
Mestre
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De, Lisa Angelo. "SensorSpeak: monitoraggio e controllo vocale di reti di sensori mediante Amazon Alexa." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2017. http://amslaurea.unibo.it/14555/.
Full textAbstract:
L’Internet of Things (IoT) sta rapidamente acquistando una grande importanza e utilità nella vita di tutti i giorni. L’idea di base dell’IoT è la presenza pervasiva, intorno a noi, di oggetti in grado di interagire e di cooperare tra loro per eseguire una determinata funzione. Con il proliferare di nuove applicazioni e tecnologie in tale ambito, si introducono anche innovativi modi di collaborare e interagire, sia dal punto di vista degli oggetti che dell’uomo. Essendo la voce la maniera naturale dell’uomo di esprimersi, l’integrazione del controllo vocale nei sistemi IoT offre un metodo versatile ed intuitivo in termini di interazione, comunicazione e controllo dei dispositivi.
Lo scopo di questa tesi è la realizzazione di SensorSpeak, un sistema di monitoraggio e controllo dei dispositivi IoT mediante l’utilizzo di comandi vocali. Attraverso la semplice interazione vocale con Amazon Alexa, l’utente è in grado di monitorare e controllare i dispositivi associati al proprio cloud. L’approccio utilizzato nell’implementazione del sistema estende il suo utilizzo ad un’enorme varietà di dispositivi e la sua integrazione in diversi scenari, come smart home o reti di sensori. Inoltre, data l’importanza della questione energetica in contesti del genere, è stato testato un algoritmo di predizione del tempo di carica rimanente delle batterie che alimentano i device.
SensorSpeak è stato installato e testato in una rete 6LoWPAN montata
presso il centro di ricerca ARCES di Bologna per il monitoraggio dei sensori disposti all’interno della struttura.
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Gonzaga, João Carlos Bastos. "Desenvolvimento de procedimento e Soft-Sensors para controle de plantas de PET." [s.n.], 2011. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/266832.
Full textAbstract:
Orientador: Rubens Maciel FilhoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química
Made available in DSpace on 2018-08-19T03:14:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gonzaga_JoaoCarlosBastos_D.pdf: 2770183 bytes, checksum: 0e70ae7f96abb82812d9755700475caa (MD5) Previous issue date: 2011
Resumo: Neste trabalho são apresentados três estudos distintos de aplicação de Plantwide Control. A primeira aplicação trata-se de um controle antecipativo (feedforward) para controlar os níveis dos reatores na etapa de polimerização, a fim de reduzir suas variabilidades e, consequentemente, a produção de refugo, sendo que, em uma planta de Politereftalato de Etileno (PET), a variação de nível dos polimerizadores interfere na viscosidade e está diretamente relacionada com a capacidade e com a qualidade de produção. A segunda aplicação mostra como desenvolver e utilizar um modelo computacional da planta de PET para possibilitar que alterações de parâmetros de processo, como temperatura e pressão, possam ser feitas sem que haja a necessidade de testes na planta real, uma vez que a existência de um modelo computacional que tenha o mesmo comportamento qualitativo da planta real permite que o efeito de perturbações e outros tipos de alterações na condição do processo sejam avaliados. A terceira aplicação trata-se da implantação de um sensor virtual (soft-sensor), utilizando redes neurais artificiais (RNA) para atuar como um medidor redundante da viscosidade, podendo substituir o sensor físico no caso deste vir a falhar. Estes estudos têm em comum a apresentação de procedimentos para controle do processo de produção de PET, que por possuir muitas particularidades, torna-se um assunto complexo, sendo um desafio modelar e controlar cada única unidade de produção
Abstract: In this work are presented three separate studies of application of Plantwide Control. The first application is a feedforward control to control the levels of reactors in polymerization step, in order to reduce their variability and, consequently, the production of waste, because, in a plant of PET, the variance of level of polymerizing interferes in viscosity and is directly related to the capacity and quality of production. The second application shows how to develop and use a computational model of a PET plant to enable changes to process parameters such as temperature and pressure, without the need of tests in actual plant, once the existence of a computational model has the same qualitative behavior of actual plant, and it allows the effect of disturbance and other types of changes in the condition of the process to be evaluated. The third application is the implantation of a virtual sensor (soft-sensor), using RNA, to act as a redundant viscosity meter that, in the case of possible failures, has as main function to detect physical sensor failures and replace it in the control system monitoring. Generally, the three studies have in common the presentation of procedures to control the production process of polyester. Process control for the production of polymers presents many particularities and, therefore, becomes a complex matter, being a challenge to model and to control every single production unit
Doutorado
Desenvolvimento de Processos Químicos
Doutor em Engenharia Química
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Caldiéri, Marcos Rogério. "Implementação do modbus para aplicações de sistemas de controle via rede sem fio /." Bauru, 2016. http://hdl.handle.net/11449/146695.
Full textAbstract:
Orientador: Eduardo Paciência GodoyBanca: Paulo José Amaral Serni
Banca: Maria Luiz Tronco
Resumo: A recente introdução de transmissores sem fio na indústria provocou um novo interesse em técnicas de medição e controle, porém a maioria das aplicações está restrita a medições de variáveis de processo em malha aberta ou aplicações de monitoramento. O motivo é a falta de confiabilidade devido aos problemas inerentes ao meio de transmissão, que pode ser a perda de pacotes de informação, atrasos de comunicação variantes no tempo, atualização muito lenta e não periódica da medição e vários tipos de interferências. A maior parte dos controladores industriais em controle de processos assumem que o ciclo de controle é executado de forma periódica e que uma nova medição está disponível para ser usada em intervalos de tempo conhecidos. No entanto esta situação não pode ser garantida quando sensores ou transmissores sem fio são usados em aplicações de controle em malha fechada, denominadas de Sistemas de Controle via Redes sem fio (WNCS - Wireless Networked Control Systems). Nesses tipos de aplicações, os transmissores sem fio devem transmitir novas medições de forma não periódica e somente se a medição da variável do processo tiver alterado significativamente. Para tornar esta tecnologia de WNCS mais confiável, muitas técnicas de controle têm sido pesquisadas, entre elas o PIDPlus que representa uma modificação do algoritmo PID para controle via rede sem fio. Este trabalho apresenta a implementação do protocolo Modbus para aplicações de WNCS. O protocolo Modbus TCP foi embarcado em h... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: The recent introduction of wirelless transmitters in the industry has driven a new interest in measuring and control techniques, but most applications are restricted to measurements of process variables in open loop or monitoring applications. The reason in the lack of reliability due to problems inherent to the transmition medium, which may be the packet loss, tie varying delay, slow and aperiodic measurement updates and interference. Most industrial process controllers assume that the control cycle is performed periodically and that a new measurement is available to be used at known time intervals. However is cannot be guaranteed when wireless sensors or transmitters are used in closed loop controle applications, called Wireless Networket Control Systems (WNCS). In these type of applications, wirelless transmitters shall new measurments not periodically and only if the process variable measurments has changed significantly. In order to enable and make this WNCS technology reliable, many control techniques have been researched including the PIDPlus that is a modified PID algorithm for wireless control. This paper presents the implementation of the Mobdus protocol for WNCS applications. The Modbus TCP was embedded in dedicated hardware enabling the transmisstion of data via Ethernet TCP/IP and Wi-Fi. A comparison and evaluation of PID controllers for WNCS were done considering situations of variable sampling and communication delays and packet losses. The results are analyzed from the point of view of control performance and robustness. Experimental results in a pilot plant prove the efficiency of the implementation of a wireless control loop using a Wi-Fi network embledded Modbus protocol and PIDPlus controller
Mestre
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Silva, Róger Willian Pinto da. "Controle de potência de transmissão proporcional-integral para redes wirelesshart." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2017. http://hdl.handle.net/10183/163727.
Full textAbstract:
As redes de sensores sem fio (wsns) têm ganhado cada vez mais espaço no monitoramento e controle de processos na indústria. Dentro destas redes, os dispositivos são alimentados por baterias, e a comunicação é feita por radiofrequência. Por conta disto, os rádios dos dispositivos são responsáveis por consumir boa parte da energia armazenada nas suas baterias, e a comunicação dos dispositivos está sujeita à interferência provinda de outras redes e do maquinário industrial. Para sanar estes problemas podem ser empregadas técnicas de controle de potência de transmissão (cpt). Existem diversas técnicas de cpt na literatura, visando os mais diversos objetivos, desde economia de energia e redução de interferência, até controle da topologia da rede. Este trabalho apresenta uma proposta de emprego de (cpt) em uma rede de sensores sem fio através da utilização de controladores proporcionais-integrais (pi). Juntamente com a técnica proposta, são apresentados um procedimento para projeto dos controladores e alguns algoritmos desenvolvidos para o caso ideal e para os casos com saturação dos níveis de potência disponíveis. Este trabalho se diferencia dos trabalhos encontrados na literatura por apresentar uma técnica de controle linear e que depende apenas de informações já disponíveis em cada dispositivo cuja potência será ajustada. Deste modo, esta técnica pode ser empregada em conjunto com protocolos industriais mais restritivos quanto às informações que podem ser trocadas nas mensagens. Além disso, esta técnica reduz ainda mais o consumo e a interferência por evitar transmissões desnecessárias. A proposta apresentada foi validada através de simulações e de um experimento com dispositivos WirelessHART reais, apresentando bons resultados e provando que é possível controlar a potência sem a necessidade das informações extras.Wireless sensor networks (wsns) are being increasingly adopted in monitor and control tasks in the industry. The devices within these networks are battery-powered, and they communicate through radio frequency. Therefore the radios of the devices account for the most of the consumption of the energy stored in the batteries, and the devices’ communication is subject to interference from other networks and industrial machinery. Transmission power control (tpc) techniques can be employed to cope with these problems. There are several tpc techniques in the literature, aiming at a wide range of objectives, from energy saving and interference reduction, to network topology control. This work presents the proposal of a (tpc) technique in a wireless sensor network that works by employing proportional-integral (pi) controllers. Besides the technique itself, a procedure is presented to design the controllers along some algorithms developed to the ideal case, and the case when there is saturation in the available power levels. This work, unlike the other works found in the literature, presents a linear technique that depends only on information that is already available in each device whose power needs to be adjusted. Therefore, the proposed technique can be employed together with more restrictive industrial protocols that limit the information that can be exchanged in the messages. Besides, it further reduces the power consumption and the interference by avoiding unnecessary transmissions. The proposal was validated through simulations and an experiment using real WirelessHART devices, presenting good results and proving that it is possible to adjust the transmission power without necessarily using the extra information.
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Tummalapally, Subhadra. "Augment the Multi-Modal Interaction Capabilities of HoloLens Through Networked Sensory Devices." Wright State University / OhioLINK, 2018. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=wright154756489614826.
Full text
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Rossi, Anderson Rodrigo 1981. "Uma nova técnica de comunicação e alimentação de transdutores inteligentes utilizando apenas um fio baseada no padrão IEEE 1451." [s.n.], 2013. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/258976.
Full textAbstract:
Orientador: Elnatan Chagas FerreiraDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Made available in DSpace on 2018-08-23T02:42:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rossi_AndersonRodrigo_M.pdf: 49446456 bytes, checksum: e180d104b943e830a31e17128fa88249 (MD5) Previous issue date: 2013
Resumo: Sabe-se que atualmente, transmissores de loop de corrente, alimentados por um host ou data logger (equipamentos de leitura e/ou armazenamento de dados) são as técnicas mais utilizadas para medição e controle distribuído. Essa transmissão, normalmente, consiste na conexão individual por meio de, no mínimo, um fio, conectando os sensores remotos ao equipamento de leitura de dados. Ressalta-se que, se faz necessária a utilização de um fio terra para o retorno da corrente elétrica juntamente a esse fio de sinal, sendo descrito no texto como "um fio". Consequentemente, com a complexidade envolvida em um processo industrial, tem-se uma grande quantidade de sensores envolvidos, de modo que a ligação de todos os sensores ocasiona uma grande quantidade de fios que convergem para o equipamento de leitura de dados, gerando uma enorme complexidade nas decisões a serem tomadas em relação à instalação e manutenção do sistema. O trabalho tem como objetivo utilizar apenas um fio para a conexão entre vários sensores e atuadores remotos e o equipamento de leitura de dados, a fim de obter, com a diminuição da quantidade de cabeamento, melhoria no controle, precisão nas decisões a serem tomadas, consequentemente, uma maior simplicidade na manutenção e expansão do sistema, além de ser bastante estável às interferências eletromagnéticas, pois o fio recebe a mesma interferência eletromagnética em toda sua extensão e esse efeito se anula permitindo a comunicação entre grandes distâncias. Trata-se de um sistema de interfaceamento de sensores inteligentes a equipamentos de leitura de dados baseado nos padrões IEEE 1451, o qual emprega uma técnica para envio e recebimento de dados e a própria alimentação dos sensores remotos utilizando apenas um fio. O sistema proposto é formado por um NCAP (Network Capable Application Processor), um TII (Transducer Independent Interface), um TIM (Transducers Interface Module), 64 sensores e 64 atuadores caracterizando 128 TransducerChannels. Foi realizado um comparativo com um sistema utilizado pela FEAGRI-UNICAMP (Faculdade de Engenharia Agrícola) para a medição de temperatura no processo de armazenamento com secagem de grãos em silos por aeração forçada para a validação do sistema. Com isso pôde-se verificar as vantagens com relação à rapidez na instalação, facilidade de manutenção, redução de materiais (fios) e confiabilidade no sistema
Abstract: It's known that nowadays, current loop transmitters, fed by a host or a data logger are the most commonly used techniques to distributed measurement and control. Usually this transmission consists of an individual connection through at least a wire pair, connecting the remote sensors to the data logger. It's noted that it's necessary the use of the ground wire to electric current return with this signal wire, it's described at the text as "1 wire". Consequently, with the complexity involved in an industrial process, there is a great amount of involved sensors, in a way that all sensors connection causes a need of a great amount of wires that converge to the data reading equipment, causing a tremendous complexity around the decisions to be taken about the installation and maintenance of the system. This work has as objective using just 1-Wire (a source/communication wire and a common wire) to connect many remote sensors and actuators to the data logger, causing, with the reduction of the cabling amount, a control improvement, accuracy in the decisions to be taken, consequently, a great simplicity in the system maintenance and expansion, besides it's very stable against electromagnetic interference (EMI), because 1-Wire receives the similar EMI and it cancel this effect allowing taking possible to communicate for greater distances. This work discusses the smart sensors interface to data logger based on IEEE1451 standard and it uses a sending/receiving data and sourcing technique using just 1-Wire. The proposed system is formed by a NCAP (Network Capable Application Processor), a TII (Transducer Independent Interface), a TIM (Transducers Interface Module), 64 sensors and 64 actuators, characterizing 128 TransducerChannels. A comparison was made with a system that is used by FEAGRI-UNICAMP (College of Agricultural Engineering - University of Campinas) to measure the temperature at the storage process with grain drying in recipients by forced aeration to validate the system. Thus it can be verified the advantages related to the velocity in the installation, easier maintenance, materials reduction (wires) and reliability on the system
Mestrado
Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica
Mestre em Engenharia Elétrica
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Sala, Davi Alberto. "Controle de posição com múltiplos sensores em um robô colaborativo utilizando liquid state machines." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2017. http://hdl.handle.net/10183/163752.
Full textAbstract:
A ideia de usar redes neurais biologicamente inspiradas na computação tem sido amplamente utilizada nas últimas décadas. O fato essencial neste paradigma é que um neurônio pode integrar e processar informações, e esta informação pode ser revelada por sua atividade de pulsos. Ao descrever a dinâmica de um único neurônio usando um modelo matemático, uma rede pode ser implementada utilizando um conjunto desses neurônios, onde a atividade pulsante de cada neurônio irá conter contribuições, ou informações, da atividade pulsante da rede em que está inserido. Neste trabalho é apresentado um controlador de posição no eixo Z utilizando fusão de sensores baseado no paradigma de Redes Neurais Recorrentes. O sistema proposto utiliza uma Máquina de Estado Líquido (LSM) para controlar o robô colaborativo BAXTER. O framework foi projetado para trabalhar em paralelo com as LSMs que executam trajetórias em formas fechadas de duas dimensões, com o objetivo de manter uma caneta de feltro em contato com a superfície de desenho, dados de sensores de força e distância são alimentados ao controlador. O sistema foi treinado utilizando dados de um controlador Proporcional Integral Derivativo (PID), fundindo dados de ambos sensores. Resultados mostram que a LSM foi capaz de aprender o comportamento do controlador PID em diferentes situações.The idea of employing biologically inspired neural networks to perform computation has been widely used over the last decades. The essential fact in this paradigm is that a neuron can integrate and process information, and this information can be revealed by its spiking activity. By describing the dynamics of a single neuron using a mathematical model, a network in which the spiking activity of every single neuron will get contributions, or information, from the spiking activity of the embedded network. A positioning controller based on Spiking Neural Networks for sensor fusion suitable to run on a neuromorphic computer is presented in this work. The proposed framework uses the paradigm of reservoir computing to control the collaborative robot BAXTER. The system was designed to work in parallel with Liquid State Machines that performs trajectories in 2D closed shapes. In order to keep a felt pen touching a drawing surface, data from sensors of force and distance are fed to the controller. The system was trained using data from a Proportional Integral Derivative controller, merging the data from both sensors. The results show that the LSM can learn the behavior of a PID controller on di erent situations.
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Fontes, Ivo Reis [UNESP]. "Sistema de supervisão e controle de irrigação utilizando técnicas de inteligência artificial." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2003. http://hdl.handle.net/11449/101749.
Full textAbstract:
Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0
Previous issue date: 2003-12-18Bitstream added on 2014-06-13T19:41:53Z : No. of bitstreams: 1
fontes_ir_dr_botfca.pdf: 6105136 bytes, checksum: 23e89a651c99005b7465ec2d3aae3e9b (MD5)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
O presente trabalho teve como objetivo a configuração de um sistema de supervisão e controle de irrigação utilizando técnicas de inteligência artificial. De acordo com metodologia adotada, o seu desenvolvimento foi realizado em três fases distintas. Inicialmente foram construídos os seguintes módulos de hardware: Unidade de Sensores, Unidade Concentradora de Dados e Sensor de Umidade do Solo do tipo Capacitivo. Em seguida foi criada uma aplicação através do programa de supervisão e controle do tipo SCADA, Elipse PRO, dedicada à supervisão e controle de uma casa de vegetação. Na fase final foram coletados os dados necessários para o treinamento de uma rede neural artificial que é parte integrante do sensor de umidade de solo do tipo capacitivo. Os resultados obtidos através de um conjunto de teste de medidas demonstraram que o sensor capacitivo apresenta comportamento e desempenho similares ao do sensor de do tipo TDR, o que permite concluir que esta solução pode representar uma significativa contribuição, viabilizando a implantação de sistemas de supervisão e controle em processos de irrigação com uma relação custo/benefício em níveis aceitáveis.
The present work had as objective the configuration of a supervisory and control system for irrigation using artificial intelligence techniques. In agreement with adopted methodology, its development was accomplished in three different phases. Initially the following hardware modules were built: Sensors Unit, Data Concentrator Unit and a Capacitive type Soil Moisture Sensor. Soon afterwards an application was created through the supervisory and control program of the type SCADA, Ellipse PRO, dedicated to the supervision and control of a green house. In the final phase the necessary data were collected for the training of an artificial neural network that is integral part of the capacitive type soil moisture sensor. With the application developed in the Ellipse PRO a database was created for the training of the artificial neural network, containing a group of 2440 measures of soil moisture obtained through a capacitive type sensor and a TDR type sensor. The results obtained through a group of test of measures demonstrated that the capacitive sensor presents a similar behavior to the of the TDR type sensor, the one that allows conclude that this solution can represent a significant contribution, making possible the implantation of supervisory and control systems in irrigation processes with a cost/benefit relationship in acceptable levels.
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Fontes, Ivo Reis. "Sistema de supervisão e controle de irrigação utilizando técnicas de inteligência artificial /." Botucatu : [s.n.], 2003. http://hdl.handle.net/11449/101749.
Full textAbstract:
Orientador: José Angelo CagnonBanca: Nelson Miguel Teixeira
Banca: Edwin Avolio
Banca: Diógenes Pereira Gonzaga
Banca: André Torre Neto
Resumo: O presente trabalho teve como objetivo a configuração de um sistema de supervisão e controle de irrigação utilizando técnicas de inteligência artificial. De acordo com metodologia adotada, o seu desenvolvimento foi realizado em três fases distintas. Inicialmente foram construídos os seguintes módulos de hardware: Unidade de Sensores, Unidade Concentradora de Dados e Sensor de Umidade do Solo do tipo Capacitivo. Em seguida foi criada uma aplicação através do programa de supervisão e controle do tipo SCADA, Elipse PRO, dedicada à supervisão e controle de uma casa de vegetação. Na fase final foram coletados os dados necessários para o treinamento de uma rede neural artificial que é parte integrante do sensor de umidade de solo do tipo capacitivo. Os resultados obtidos através de um conjunto de teste de medidas demonstraram que o sensor capacitivo apresenta comportamento e desempenho similares ao do sensor de do tipo TDR, o que permite concluir que esta solução pode representar uma significativa contribuição, viabilizando a implantação de sistemas de supervisão e controle em processos de irrigação com uma relação custo/benefício em níveis aceitáveis.
Abstract: The present work had as objective the configuration of a supervisory and control system for irrigation using artificial intelligence techniques. In agreement with adopted methodology, its development was accomplished in three different phases. Initially the following hardware modules were built: Sensors Unit, Data Concentrator Unit and a Capacitive type Soil Moisture Sensor. Soon afterwards an application was created through the supervisory and control program of the type SCADA, Ellipse PRO, dedicated to the supervision and control of a green house. In the final phase the necessary data were collected for the training of an artificial neural network that is integral part of the capacitive type soil moisture sensor. With the application developed in the Ellipse PRO a database was created for the training of the artificial neural network, containing a group of 2440 measures of soil moisture obtained through a capacitive type sensor and a TDR type sensor. The results obtained through a group of test of measures demonstrated that the capacitive sensor presents a similar behavior to the of the TDR type sensor, the one that allows conclude that this solution can represent a significant contribution, making possible the implantation of supervisory and control systems in irrigation processes with a cost/benefit relationship in acceptable levels.
Doutor
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Al-Hammouri, Ahmad Tawfiq. "INTERNET CONGESTION CONTROL: COMPLETE STABILITY REGION FOR PI AQM AND BANDWIDTH ALLOCATION IN NETWORKED CONTROL." online version, 2008. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc%5Fnum=case1189088621.
Full text
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Ernmark, Niklas. "Utveckling av en CAN-adapter i ett sensorsystem för övervakning av däcktryck. : Development of a CAN-adapter in a sensor system for tire pressure monitoring." Thesis, KTH, Data- och elektroteknik, 2017. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-215071.
Full textAbstract:
Den här rapporten beskriver ett examensarbete i elektroteknik på Kungliga tekniska högskolan. Syftet var att skapa en unik systemlösning där ett CAN-adapterkort (Controller Area Network) skulle integreras med ett system för övervakning av däcktryck i tunga fordon. Målet var att presentera mätvärden från ventilsensorer på en persondator. Systemet för övervakning av lufttryck heter J1939 – TPMS och är en färdig produkt. J1939 – TPMS skickar CAN-ramar på en CAN-buss i J1939-format. Dessa ramar ska läsas in av adapterkortet och presenteras på ett terminalprogram på en persondator. Arbetet har bestått av att utreda hur systemet J1939 – TPMS fungerar i detalj. Rollen för protokollet J1939 och dess förhållande till CAN har förklarats. Hur J1939-ramar tolkas och hur mätdata rörande TPMS avkodas har beskrivits i detalj. Principer för hur en CAN-nod fungerar har klargjorts. Baserat på detta har ett CAN-adapterkort konstruerats. Konstruktionen har inneburit komponentval, design av elektronikschema, design av mönsterkort och utveckling av inbyggd programvara. Resultatet blev ett färdigt och fungerande CAN-adapterkort som har testats med J1939 – TPMS. Kraven för projektet uppfylldes. Dock så kommer mer arbete med kortet och systemet behövas för att det ska bli en färdig produkt. Arbetet genomfördes hos Motion Control i Västerås AB i samarbete med Transeco Däckservice.This report describes a degree project at the Royal Institute of Technology. The purpose was to create a unique system solution in which a CAN adapter card (Controller Area Network) was to be integrated with an air pressure monitoring system for heavy duty vehicles. The goal was to present measurement values from valve sensors on a personal computer. The air pressure monitoring system is called J1939 - TPMS and is a finished product. J1939 - TPMS sends CAN-frames to a CAN-bus in J1939 format. These frames are to be read by the adapter card and presented on a terminal program on a personal computer. The job has been to investigate how the J1939 - TPMS system works in detail. The role of the J1939 protocol and its relationship with CAN has been clarified. Also, a detailed description of how J1939 frames are interpreted and how the measuring data TPMS is decoded is done. Principles for how a CAN node works has been clarified. Based on this, a CAN adapter card has been designed. The design has included component selection, design of electronics schema, design of computer cards and development of embedded software. The result was a ready-to-use CAN adapter card tested with J1939-TPMS. Requirements for the project were met. However, more work with the card will be needed to make it a finished product. The work was carried out at Motion Control in Västerås AB in cooperation with Transeco Däckservice (Transeco Tire Service).
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Horta, Antonio Carlos Luperni. "Sistema automático de supervisão e controle de cultivos de alta densidade celular de E. coli recombinante." Universidade Federal de São Carlos, 2011. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/3909.
Full textAbstract:
Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1
4085.pdf: 6460777 bytes, checksum: 9367318799fc091b43ee6716e5057271 (MD5)
Previous issue date: 2011-12-22Financiadora de Estudos e Projetos
High cell density cultivations of recombinant E. coli are a fast and economical way to produce recombinant proteins. Through this bioprocess, products with high added value and pharmaceuticals of great importance such as insulin, human and bovine growth hormone, protein antigens for formulation of vaccines, enzymes, among others, are obtained. However, keeping these cultivations within the desired conditions becomes a major challenge, since some variables such as dissolved oxygen concentration (DOC) and substrate concentration are difficult to control. Therefore, the development and implementation of an automatic monitoring and control tool are key requirements for the performance of high density cultivation. The present work has as main objectives to study feeding strategies for high cell density cultivation of recombinant Escherichia coli and develop a computational tool capable of ensuring the implementation of the chosen strategies, performing the monitoring, control and supervision of the cultivations. Fed batch cultivations were carried out under the supervision of the tool in a 5 L in-house bioreactor, equipped with sensors for temperature, dissolved oxygen, pH, pressure and biomass (sensor that measures the concentration of viable cells based on permittivity measurements), peristaltic pumps and connected to the gas analyzer. The tool was developed with LabView 8.0 and MatLab 6.5, being the acquisition and communication with the different bioreactor accessories via compact Field Point. Twenty two fed-batch cultivations with 5 different clones of E. coli, BL21(D3) expressing the enzyme penicillin G acylase (PGA) as well as antigenic proteins of S. pneumoniae (PspA3, PspA245 and PspA4Pro) and E. rhusiopathiae (SpaA) were performed during the development of the tool and the studies of feeding strategy. Both defined medium (HDF modified) as complex medium (ZYM-5052 modified), usually having glycerol as main carbon source and IPTG or lactose as inducers were used. In all cultivations, samples were collected to quantify the concentration of cells (dry weight method in filter of 0.22 m and optical density at 600 nm), organic acids, glucose, glycerol and lactose (HPLC) as well as protein expression (densitometry and NIPAB method for PGA) and plasmid stability (plating). The tool SUPERSYS_HCDCR (registered as a free software) developed, implemented and validated in the performed cultivations, carries out the basic functions of bioreactor supervision software, such as monitoring and data acquisition of pressure, temperature, pH, DOC, fraction of CO2 and O2 in the outlet gas as well as real-time estimate of the respiratory quotient, the rate of oxygen consumption and CO2 production. However, it also has the following special features, including: i) automatic control of air and oxygen flow according to cellular demand, ii) automatic activation of the feed pump at the end of the batch; iii) automatic control of feeding flow rate as function of the specific growth rate inferred in real time; iv) automatic control of feeding flow rate constrained by the concentration of dissolved oxygen, v) audible alarms indicating failures in the process; vi) failure messages sent via email; vii) automatic control of dissolved oxygen concentration; viii) control of the bioreactor pressure; and ix) control of bath temperature. Regarding the studies of feeding strategies aimed at biomass productivity increase in high cell density cultivations of recombinant E. coli, using the supervision tool developed together with changes in the composition of the synthetic culture medium available in the literature, a cellular concentrations greater than 150 g/L was achieved in less than 24 hours of cultivation, corresponding to a productivity of 9.2 g/Lh. This value, which is higher than the reported in the literature, was obtained without acetate accumulation and allowing high production of recombinant protein.
Cultivos de alta densidade celular de E. coli recombinante constituem uma tecnica rapida e economica para producao de proteinas recombinantes. Por meio deste bioprocesso, sao obtidos produtos de alto valor agregado e de grande importancia na industria farmaceutica, tais como insulina, hormonios de crescimento humano e bovino, antigenos proteicos para formulacao de vacinas, enzimas, dentre outros. Entretanto, manter estes cultivos dentro das condicoes desejadas se torna um grande desafio, em funcao da dificuldade de controlar variaveis como a concentracao de oxigenio dissolvido (COD) e a concentracao de substrato nos niveis desejados. Por isso, o desenvolvimento e a implementacao de sistemas automaticos de supervisao e controle sao requisitos fundamentais para o bom desempenho de um cultivo de alta densidade. O presente trabalho teve como principais objetivos estudar estrategias de alimentacao para cultivos de alta densidade celular de Escherichia coli recombinante e desenvolver uma ferramenta computacional para suporte na execucao das estrategias escolhidas, realizando o monitoramento, controle e supervisao dos cultivos. Os cultivos em batelada alimentada realizados sob supervisao da ferramenta foram conduzidos em biorreator de 5 L, equipado com sensores de temperatura, oxigenio dissolvido, pH, pressao e biomassa (sensor que mede a concentracao de celulas viaveis a partir dos dados de permissividade), bombas peristalticas e conectado a analisador de gases. A ferramenta foi desenvolvida com os programas LabView 8.0 e MatLab 6.5, sendo a aquisicao e a comunicacao com os diferentes acessorios do biorreator realizada via compact Field Point (National Instruments). Vinte e dois cultivos em batelada alimentada com 5 diferentes clones de E. coli, BL21(D3) expressando a enzima penicilina G acilase (PGA) assim como proteinas antigenicas de Streptococcus pneumoniae (PspA3, PspA245 e PspA4Pro) e de Erysipelothrix rhusiopathiae (SpaA) foram realizados durante o desenvolvimento da ferramenta e dos estudos de estrategia de alimentacao, empregando tanto meio definido (HDF modificado) como meio complexo (ZYM-5052 modificado), tendo glicerol ou glicose como principal fonte de carbono e IPTG ou lactose como indutores. Em todos os cultivos, amostras foram coletadas para quantificar a concentracao de celulas (metodo de massa seca em filtro de 0,22m e leitura da densidade otica a 600 nm), de acidos organicos, glicose, glicerol e lactose (HPLC) e a expressao da proteina (densitometria e metodo NIPAB para a PGA) e a estabilidade de plasmideo (plaqueamento). A ferramenta SUPERSYS_HCDCR (registrada como software livre) desenvolvida, implementada e validada nos cultivos realizados, desempenha as funcoes basicas de softwares de supervisao de biorreatores, tais como: monitoramento e aquisicao de dados de pressao, temperatura, pH, COD, fracao de CO2 e de O2 nos gases de saida; estimativa em tempo real do quociente respiratorio, das velocidades de consumo de oxigenio e de producao de CO2. Esta ferramenta apresenta as seguintes funcionalidades especiais: i) controle automatico das vazoes de ar e de oxigenio de acordo com a demanda celular; ii) acionamento automatico da bomba de alimentacao ao final da batelada; iii) controle automatico da vazao de alimentacao em funcao da velocidade especifica de crescimento inferida em tempo real; iv) controle automatico da alimentacao com restricoes pela concentracao de oxigenio dissolvido; v) alarmes sonoros indicando falhas no processo; vi) envio de mensagens de falhas por email; vii) controle automatico da concentracao de oxigenio dissolvido; viii) controle de seguranca da pressao do biorreator, e ix) controle da temperatura do banho. Em relacao aos estudos das estrategias de alimentacao visando ao aumento da produtividade em biomassa em cultivos de alta densidade celular de E. coli recombinante, com o auxilio da ferramenta de supervisao desenvolvida aliada a modificacoes na composicao do meio de cultivo sintetico disponivel na literatura, foram alcancadas concentracoes celulares maiores que 150 g/L em menos de 24 h de tempo total de cultivo, levando a uma produtividade de 9,2 g/Lh, a qual e superior aos valores relatados na literatura, sem acumulo de acetato e possibilitando elevada producao da proteina recombinante.
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Cridland, Doug, and Chris Dehmelt. "LONG TERM VEHICLE HEALTH MONITORING." International Foundation for Telemetering, 2007. http://hdl.handle.net/10150/604406.
Full textAbstract:
ITC/USA 2007 Conference Proceedings / The Forty-Third Annual International Telemetering Conference and Technical Exhibition / October 22-25, 2007 / Riviera Hotel & Convention Center, Las Vegas, NevadaWhile any vehicle that is typically part of a flight test campaign is heavily instrumented to validate its performance, long term vehicle health monitoring is performed by a significantly reduced number of sensors due to a number of issues including cost, weight and maintainability. The development and deployment of smart sensor buses has reached a time in which they can be integrated into a larger data acquisition system environment. The benefits of these types of buses include a significant reduction in the amount of wiring and overall system complexity by placing the appropriate signal conditioners close to their respective sensors and providing data back over a common bus, that also provides a single power source. The use of a smart-sensor data collection bus, such as IntelliBus™1 or IEEE-1451, along with the continued miniaturization of signal conditioning devices, leads to the interesting possibility of permanently embedding data collection capabilities within a vehicle after the initial flight test effort has completed, providing long-term health-monitoring and diagnostic functionality that is not available today. This paper will discuss the system considerations and the benefits of a smart sensor based system and how pieces can be transitioned from flight qualification to long-term vehicle health monitoring in production vehicles.
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Lopes, Alison Zille 1982. "Contribuições para o desenvolvimento sustentável de um sistema de monitoramento e controle de galpões para frangos de corte." [s.n.], 2015. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/260791.
Full textAbstract:
Orientadores: Gilmar Barreto, Fabiano FruettTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Made available in DSpace on 2018-08-27T03:17:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_AlisonZille_D.pdf: 13013253 bytes, checksum: f91b8fca62e46bb344377ee363c93ee4 (MD5) Previous issue date: 2015
Resumo: Em um âmbito global, a conquista de maior produtividade na agricultura e pecuária é extremamente importante para combater a pobreza e a fome, uma vez que cerca de 78 % da população pobre do mundo vive na zona rural e depende destas atividades para sobreviver. Neste cenário, na busca por soluções a problemas práticos relacionados à agricultura e pecuária, o acesso à tecnologia é fator determinante, levando países em desenvolvimento a explorarem os benefícios do paradigma open source (livre acesso, modificação e distribuição). No Brasil, a cadeia produtiva de aves é um dos principais setores do agronegócio, que se baseia em um modelo de integração composto principalmente por pequenos produtores, extremamente dependentes das integradoras, financeira e tecnologicamente, e com baixo nível de automação em seus aviários. Entretanto, a automação das instalações avícolas é a principal oportunidade para a melhoria do desempenho produtivo e bem estar das aves, além de permitir o uso racional da propriedade e demais recursos naturais, impactando positivamente na qualidade de vida dos produtores. Assim, este trabalho descreve o projeto e desenvolvimento de um sistema de automação destinado ao monitoramento e controle em instalações destinadas a criação de frangos de corte. Apresentando-se como uma proposta de automação open source software e hardware, este sistema foi concebido com o intuito de atrair contribuições das mais variadas fontes, principalmente do meio acadêmico e de usuários, incitando a discussão e o desenvolvimento de meios técnicos e estruturais necessários a sua implantação e aceitação entre pequenos e médios produtores de frangos de corte. O processo de desenvolvimento deste sistema, conduzido inteiramente através do uso de ferramentas gratuitas ou open source, também se beneficiou pelo emprego da tecnologia de transmissão sem fio Zigbee® e de uma distribuição Linux Embarcado. O padrão Zigbee® favoreceu a abordagem open source ao permitir a elaboração de uma proposta modular de automação; diferentes dispositivos de hardware (módulos) que operam colaborativamente, monitorando o ambiente térmico, controlando os sistemas de climatização e iluminação e registrando informações relacionadas aos planteis. A adoção do Linux embarcado reduziu a preocupação com detalhes do hardware, o que direcionou o foco para o software e sua usabilidade, produzindo um sistema mais atraente a usuários e a desenvolvedores (pesquisadores, estudantes ou entusiastas) interessados em colaborar com o projeto. Durante avaliações conduzidas no protótipo do sistema, este se mostrou estável na execução do monitoramento e controle, além de apresentar custo relativamente baixo frente suas características. Este sistema é o primeiro passo na direção de uma solução de automação sustentável, que ao beneficiar a sociedade, através de um sistema configurável e de fácil utilização, esta contribui pra sua manutenção e evolução. A sustentabilidade desta proposta está vinculada à sua associação a projetos de ensino, pesquisa e, principalmente, extensão universitária, aproximando produtor rural e meio acadêmico, gerando melhoria da produção e qualidade das instalações avícolas ao passo que proporciona aprendizado técnico e científico em uma área de grande importância para a nossa economia
Abstract: In a global context, achieving greater productivity in agriculture is extremely important to combat poverty and hunger, since about 78% of the world¿s poor people live in rural areas and depend on agriculture to survive. In this way, looking for practical solutions to agriculture problems, aiming at improving the quality of life of rural community, the access to technology is a key factor, which has led developing countries to explore the benefits of open source paradigm (free access, modification and distribution). In Brazil, the broiler production chain is one of the main sectors of its agribusiness, based on an integrated production model composed mainly by small producers heavily dependent on the integrated industry, financial and technologically, and with low level of automation in their broiler houses. However, the broiler houses¿ automation is the main opportunity to improve birds¿ productive performance and welfare, and it facilitates the rational use of the property and other natural resources, impacting positively on the broiler farmers¿ quality of life. This work describes the design and development of an automation system for monitoring and control in facilities for raising broiler chickens. Presenting itself as an open source software and hardware automation proposal, this system is designed in order to attract contributions from various sources, mainly from academia and users, by encouraging discussion and the development of technical and structural means to its implementation and acceptance among small and medium producers of broiler chickens. The system¿s development process, conducted entirely through the use of free or open source tools, was also benefited by the adoption of the ZigBee® wireless transmission technology and an embedded Linux distribution. The ZigBee® standard favored the open source approach by enabling the preparation of a modular automation proposal; different hardware devices (modules) that operate collaboratively, monitoring the thermal environment, controlling the climatization and illumination systems and recording information related to breeding stocks. The adoption of embedded Linux reduced the concern with hardware details, which directed the focus to software and its usability, producing a system more attractive to users and developers (researchers, students and enthusiasts) interested to collaborate with the project. During evaluations conducted in the system prototype, it presented a stable behavior in the implementation of monitoring and control activities, as well a relatively low cost before its features. This system is the first step toward a sustainable automation solution, while it benefits society, through a configurable and easy-to-use system, this contributes to its maintenance and evolution. The sustainability of this proposal is linked to its association with educational, research and, mainly, university extension projects, bringing farmers and academia together, improving the production and the quality of broiler facilities while providing technical and scientific learning in an area of great importance to our economy
Doutorado
Automação
Doutor em Engenharia Elétrica
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Barriquello, Carlos Henrique. "Concepção de um nó sensor/atuador sem-fio para uma rede de gerenciamento de iluminação pública." Universidade Federal de Santa Maria, 2009. http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8469.
Full textAbstract:
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorIn this thesis, changes to be done into the photoelectric relays used on street lighting systems are proposed. It is intended to improve those systems, bringing social and economical benefits. Most of street lighting systems is comprised by high pressure sodium lamps, electromagnetic ballasts and photoelectric relays, which must turn on/off lamps on due time. Although simple, such a method has many drawbacks, as lack of fault diagnosis, energy measurement, time monitoring and remote control. By employing wireless communication and embedded computing, an innovative solution is presented. When such changes are applied into the photoelectric relay, a new device comes out - a wireless sensor/actuador node for street lighting management. Development steps of the device are reported. Testing procedures are undertaken to validate it and justify its use on the street lighting systems.
Neste trabalho, propõem-se modificações nos relés fotoelétricos utilizados nos sistemas de iluminação pública presentes nos municípios brasileiros. Pretende-se, assim, melhorar tais sistemas, de forma a trazer benefícios sociais e econômicos. Em sua maioria, os sistemas de iluminação pública são compostos por lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão empregadas em conjunto com reatores eletromagnéticos e relés fotoelétricos que controlam o acionamento destas lâmpadas nos horários devidos. Apesar de simples e eficaz, este método de acionamento possui muitas limitações, como a falta de diagnóstico de falhas dos elementos do sistema, a falta de métodos de medição de consumo de energia elétrica, a falta de monitoramento de tempos de funcionamento e a impossibilidade de acionamento à distância. Através do emprego de tecnologias de comunicação sem-fio e computação embarcada se apresenta uma alternativa de solução para os problemas citados. As modificações aplicadas ao relés fotoelétrico dão origem a um novo dispositivo - o nó sensor/atuador sem-fio para gerenciamento de iluminação pública. Relatam-se as etapas de desenvolvimento deste novo dispositivo e os testes realizados como forma de validar e justificar seu emprego nos sistemas atuais de iluminação pública.
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Estremote, Marcos Antonio [UNESP]. "Gerenciamento de memória através da utilização de tabelas de dispersão em um módulo híbrido com suporte ao protocolo CAN (Controller Area NetWork) e ao padrão 802.15.4 ZigBee." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2017. http://hdl.handle.net/11449/152095.
Full textAbstract:
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
A utilização de redes de comunicação sem fio deixou de ser uma ferramenta opcional para tornar-se uma necessidade no monitoramento de residências, automóveis, controles de processos automatizados e comunicação entre as pessoas. Tratando-se de redes de transdutores cabeadas, as redes CAN (Controller Area Network) são utilizadas em automóveis modernos, instrumentação médica, em veículos táticos, na automação de processos, no transporte metropolitano e em sistemas de controle de fábricas. A maioria das estruturas críticas de sistemas de controle fazem uso do CAN em algum ponto na rede, para conectar sensores que se encontram distantes e controlar atuadores de um sistema, ou para conectar vários controladores que utilizam uma interface em comum. O padrão sem fio, IEEE 802.15.4, comercialmente conhecido como “ZigBee”, foi projetado para operar em baixas taxas de dados, com segurança e facilidade de configurações de rede. Esta tese tem como objetivo desenvolver um sistema heterogêneo utilizando microcontroladores ATMEGA em que, o modelo do protocolo CAN e o padrão IEEE 802.15.4 estejam acoplados. Este módulo será capaz de gerenciar e monitorar sensores e atuadores utilizando CAN e, através do padrão sem fio 802.15.4, comunicar-se com os outros módulos da rede. O interfaceamento entre os pacotes da rede de controle de área (CAN) com a rede ZigBee é realizado através da implementação de tabelas de dispersão (Hash Tables) para o gerenciamento e otimização da memória utilizada. As análises realizadas de tempo de inserção, remoção e comunicação de dados, com o auxílio da técnica computacional de tabelas de dispersão para o armazenamento das informações, mostram que este procedimento favorece a comunicação entre os protocolos de redes industriais com os protocolos de redes sem fios. A economia de memória do microcontrolador com a utilização das tabelas de dispersão proposta nesta tese chegou a ser em média 750% superior do que as que não se utilizam das tabelas de dispersão.
The use of wireless communication networks is not an optional tool and become a requirement in automated systems, such as monitoring home, automobiles, automated process control and communication between people. In another aspect, wired networks, such as CAN networks, are used in modern automobiles, medical instrumentation, tactical vehicles, process automation, metropolitan transport and manufactory control systems. Many critical structures in control system use CAN network at some point, to connect sensors that are far away and to control system actuators, or to connect several controllers that use a common interface. The wireless IEEE standard 802.15.4, commercially known as “ZigBee”, is designed to operate at low data transfer rates, with security and facility of network configurations. This thesis aims to develop a heterogeneous system using ATMEGA microcontrollers in which the CAN protocol model and the IEEE standard 802.15.4 are coupled. This module is capable of managing and monitoring sensors and actuators using CAN and, through the IEEE standard 802.15.4, communicating with the other modules in network. The interface between the CAN network packets with the ZigBee network is performed through the implementation of Hash Tables to manage and optimize the memory used. The analysis of time of insertion, delete and data communication, with the aid of the computational technique of hash tables for the storage of information, show that this procedure favors the communication between the protocols of industrial networks with protocols of wireless networks . The memory economy of the microcontroller with the the hash tables proposed in this thesis was on average 750% higher than those without the hash tables.
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Estremote, Marcos Antonio. "Gerenciamento de memória através da utilização de tabelas de dispersão em um módulo híbrido com suporte ao protocolo CAN (Controller Area NetWork) e ao padrão 802.15.4 ZigBee /." Ilha Solteira, 2017. http://hdl.handle.net/11449/152095.
Full textAbstract:
Orientador: Nobuo OkiResumo: A utilização de redes de comunicação sem fio deixou de ser uma ferramenta opcional para tornar-se uma necessidade no monitoramento de residências, automóveis, controles de processos automatizados e comunicação entre as pessoas. Tratando-se de redes de transdutores cabeadas, as redes CAN (Controller Area Network) são utilizadas em automóveis modernos, instrumentação médica, em veículos táticos, na automação de processos, no transporte metropolitano e em sistemas de controle de fábricas. A maioria das estruturas críticas de sistemas de controle fazem uso do CAN em algum ponto na rede, para conectar sensores que se encontram distantes e controlar atuadores de um sistema, ou para conectar vários controladores que utilizam uma interface em comum. O padrão sem fio, IEEE 802.15.4, comercialmente conhecido como “ZigBee”, foi projetado para operar em baixas taxas de dados, com segurança e facilidade de configurações de rede. Esta tese tem como objetivo desenvolver um sistema heterogêneo utilizando microcontroladores ATMEGA em que, o modelo do protocolo CAN e o padrão IEEE 802.15.4 estejam acoplados. Este módulo será capaz de gerenciar e monitorar sensores e atuadores utilizando CAN e, através do padrão sem fio 802.15.4, comunicar-se com os outros módulos da rede. O interfaceamento entre os pacotes da rede de controle de área (CAN) com a rede ZigBee é realizado através da implementação de tabelas de dispersão (Hash Tables) para o gerenciamento e otimização da memória utilizada. As anál... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Doutor
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Pantoni, Rodrigo Palucci. "Estratégias de roteamento e de controle de acesso ao meio para redes de sensores sem fio destinadas a redes urbanas." Universidade de São Paulo, 2012. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18153/tde-12032012-155631/.
Full textAbstract:
Este trabalho propõe estratégias de roteamento e de controle de acesso ao meio destinadas as redes urbanas, motivadas pelo monitoramento e controle de variáveis elétricas relacionadas à iluminação pública. Tais estratégias foram desenvolvidas segundo requisitos da aplicação, trabalhos encontrados na literatura, limitações do protocolo IEEE 802.15.4 e as especificações RFC 5548 e IEEE 802.15.4e (draft). As estratégias desenvolvidas foram incorporadas a protocolos encontrados na literatura, as quais geraram protocolos aperfeiçoados para redes urbanas, dentre eles GGPSR e gradiente em função da maior distância, utilizados para o tráfego divergente e convergente, respectivamente. O protocolo GGPSR é composto pelo algoritmo geográfico GPSR, geocast e retransmissões para os vizinhos seguindo o critério do GGPSR em caso de falha. O protocolo baseado na maior distância é composto pelo algoritmo do gradiente, o qual utiliza a maior distância no caso de receptores com pesos de gradiente iguais e retransmissões seguindo o mesmo critério. Foi utilizado um modelo de propagação realista, no qual foi aplicada a estratégia de mapeamento de vizinhos dos nós de acordo com a distância aproximada fornecida pelo atributo do pacote RSSI. Além disso, para ambos os tipos de tráfego, foi aplicado o mecanismo de controle de acesso ao meio RIT com o objetivo de minimizar o consumo energético. A avaliação dos protocolos gerados a partir dessas estratégias foi feita em simulação utilizando a ferramenta NS-2 integrada em cenários de grande escala fornecidos pela concessionária de iluminação pública Elektro, segundo os critérios de energia remascente da rede, média de atraso fim a fim e taxa de entrega fim a fim. Os resultados obtidos mostram que os protocolos gerados superam protocolos propostos na literatura; além disso, a estratégia baseada na distância obtida pelo atributo RSSI viabiliza a aplicação do protocolo GGPSR. Em relação à aplicação do RIT com a estratégia de parâmetros em função do gradiente, esta se mostrou mais eficiente em comparação com os parâmetros de RIT iguais para todos os nós.This work proposes routing and medium access control strategies for urban networks, particularly related to monitoring and control of electric variables in the street lighting system. Such strategies were developed according to application requirements, studies in the literature, limitations of the IEEE 802.15.4 protocol, and RFC 5548 and IEEE 802.15.4e (draft) specifications. Strategies were incorporated into protocols found in the literature, which generated specific improved protocols for urban networks, including GGPSR and Gradient based on the farthest neighbor, applied to divergent and convergent traffic, respectively. The GGPSR protocol is composed by the GPSR algorithm, geocast and retransmissions to neighbors according to the GGPSR criterion when a failure occurs. The protocol based on the longest distance comprises the gradient algorithm, which considers the longest distance when receivers have equal gradient weights and retransmissions follow the same criterion. A realistic propagation model was used, implementing the strategy to map neighboring nodes according to the approximate distance provided by the RSSI packet attribute. Moreover, for both traffic ypes, the RIT medium access control mechanism was used in order to minimize energy consumption. Protocols generated by these strategies were evaluated through simulation in NS-2 tool applied to large scale scenarios provided by public street lighting concessionaire Elektro, according to the criteria of remaining energy network, end-to-end average delay and end-to-end delivery rate. Results show that the generated protocols outperform protocols proposed in the literature; in addition, the strategy based on the distance obtained by the RSSI attribute enables the use of the GGPSR protocol. Regarding the use of RIT considering the parameters as a function of the gradient, this strategy is more efficient compared to using the same RIT parameters for all nodes.
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Dota, Mara Andréa. "Modelo para a classificação da qualidade da água contaminada por solo usando indução por árvore de decisão." Universidade de São Paulo, 2014. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3141/tde-14082015-151933/.
Full textAbstract:
A possibilidade de avaliar remotamente e de forma instantânea alterações na qualidade das águas em função da entrada de solos permite o monitoramento de processos ecológicos como o assoreamento, perdas e solos, carreamento de pesticidas e degradação de habitats aquáticos. Com a utilização de um modelo automatizado, torna-se possível um monitoramento em tempo real remoto coletando dados por meio de Redes de Sensores Sem Fio. Esta pesquisa propõe um modelo de classificação da qualidade da água contaminada por solo usando técnicas de Árvore de Decisão. Com este modelo torna-se possível acompanhar alterações que venham a ocorrer em águas superficiais indicando o nível de contaminação por solo com maior rapidez do que a forma convencional que necessita de análise em laboratório e coleta de amostra manual. A classificação proposta considera sete classes de qualidade da água, conforme dados de um experimento conduzido em laboratório. Foram utilizadas técnicas de Inteligência Artificial com o intuito de realizar a Fusão de Sensores para avaliar, em tempo real, as leituras dos sensores, indicando a qual classe de qualidade a amostra se enquadra. Na verificação de quantas classes seria o ideal, utilizou-se o algoritmo k-means++. Para a construção do modelo de classificação foram usadas técnicas de Indução por Árvore de Decisão, tais como: Best-First Decision Tree Classifier BFTree, Functional Trees FT, Naïve Bayes Decision Tree NBTree, Grafted C4.5 Decision Tree J48graft, C4.5 Decision Tree J48, LADTree. Os testes realizados indicam que a classificação proposta é coerente, visto que os diferentes algoritmos comprovaram uma relação estatística forte entre as instâncias das classes, garantindo que o modelo proposto irá predizer saídas para entradas de dados desconhecidas com acurácia. Os algoritmos com melhores resultados foram FT, J48graft e J48.The possibility to remotely and instantaneously evaluate changes in water quality due to soil contamination allows monitoring ecological processes such as siltation, soil losses, loading of pesticides and degradation of aquatic habitats. Using an automated model to classify soil-contaminated water quality allows for a remote realtime monitoring by collecting data using Wireless Sensor Networks. This study proposes a model to classify soil-contaminated water quality by using Decision Tree techniques. With this model, it is possible to track changes that may occur in surface waters indicating the level of contamination by soil faster than the conventional way, which requires laboratory analysis and manual sampling. The classification proposed considers seven classes of water quality, according to data from an experiment carried out in laboratory. Artificial Intelligence techniques were used in order to implement Sensor Fusion to evaluate, in real time, sensor readings to which class the sample quality fits. By checking how many classes would be ideal, the k-means + + algorithm was used. To build the classification model, Decision Tree Induction techniques were used, such as: Best-First Decision Tree Classifier BFTree, Functional Trees FT, Naïve Bayes Decision Tree NBTree, Grafted C4.5 Decision Tree J48graft, C4.5 Decision Tree J48, LADTree. Tests indicated that the proposed classification is consistent because different algorithms results confirmed a strong statistical relationship between instances of classes, ensuring that this model will predict outputs to unknown inputs accurately. The algorithms with best results were FT, J48graft and J48.
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Penaranda, Adriana Gomes. "Modelos e heurísticas para o problema de controle de densidade em redes de sensores sem fio planas." Universidade Federal do Amazonas, 2013. http://tede.ufam.edu.br/handle/tede/2905.
Full textAbstract:
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Adriana Gomes Penaranda.pdf: 2772639 bytes, checksum: e4d23c72018fc1400d20f9996f6aacc1 (MD5)
Previous issue date: 2013-03-01FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas
Wireless Sensor Networks (WSNs) are composed of a large number of sensor nodes. These networks require density control to ensure a better functioning because the high concentration of sensor nodes generates collision data, interference, and retransmittions. In addition, sensor nodes have limited energy, processing, and communication, therefore is interesting to optimize the energy consumption of the network in order to extend its lifetime. Density control schemes have been used to prolong the network lifetime. The Density Control Problem in Wireless Sensor Networks (DCP-WSNs) minimizes the energy consumed by the sensor nodes active, choosing a subset of sensor nodes that meets the application requirements and maximize the use of network resources. This paper presents two approaches to treat DCP-WSN: Periodic and Multiperiod. The Periodic Approach always chooses the best solution for a given period, having a local view of the network lifetime and repeats this proceduce periodically. The Multiperiod Approach defines an expected life time of the network and divide it into periods. For each period the solution is chosen taking into consideration the other periods, thus with an global view of the network lifetime and periods. Both approaches are modeled with Integer Linear Programming and solved by an optimization software. For the Periodic Approach model is proposed a Lagrangean Relaxation with a Lagrangean Heuristic which relax difficults constraints in order to make the problem easier to be solved. We also present a Genetic Algorithm Hybrid (GA) which uses the Periodic Approach to generate the solution of each period and execute a refinement stage based on concepts of the Multiperiod Approach. The proposed heuristics are compared with algorithms of the literature and results show that the Lagrangean Relaxation and Heuristic reach better energy consumption and solution time. Furthermore the Lagrangean relaxation generates lower bounds for the DCP-WSN that may be used to evaluate other algorithms Density Control.
As Redes de Sensores Sem Fios (RSSFs) são redes compostas por um grande número de nós de sensores. Estas redes necessitam de controle de densidade para garantir um melhor funcionamento, pois a alta concentração de nós sensores gera colisão de dados, interferências e consequentemente retransmissão de dados. Os nós sensores possuem limitações de energia, processamento e comunicação e por isto é interessante otimizar o consumo de energia da rede com o objetivo de estender seu tempo de vida. Esquemas de controle de densidade têm sido utilizados como recursos para prolongar o tempo de vida da rede. O Problema de Controle de Densidade em Redes de Sensores Sem Fios (PCD-RSSFs) consiste em minimizar a energia consumida pelos nós sensores ativos, escolhendo um subconjunto de nós que atenda os requisitos da aplicação e maximize a utilização dos recursos da rede. Este trabalho apresenta duas abordagens para tratar o PCD-RSSFs: Periódica e Multiperíodo. A Abordagem Periódica escolhe a melhor solução para um dado período, tendo uma visão local do tempo de vida da rede e repete este procedimento periodicamente. A Abordagem Multiperíodo consiste em definir um tempo esperado de vida da rede e dividí-lo em períodos. Para cada período a solução é escolhida levando em consideração os outros períodos, caracterizando uma visão global do tempo de vida da rede e dos períodos. Ambas as abordagens foram modeladas com Programação Linear Inteira e resolvidas por um software de otimização. Para a modelagem da Abordagem Periódica é proposta uma Relaxação Lagrangeana em conjunto com uma Heurística Lagrangeana onde a ideia é relaxar restrições difíceis com o intuito de deixar o problema mais simples de ser resolvido. Também é apresentado um Algoritmo Genético (AG) híbrido que utiliza Abordagem Periódica para gerar a solução de cada período e em seguida uma fase de refinamento baseada nos conceitos da Abordagem Multiperíodo. As heurísticas implementadas são comparadas com algoritmos da literatura e os resultados mostram que a combinação Relaxação Lagrangeana e Heurística Lagrangeana obtêm melhor desempenho tanto em consumo de energia quanto em tempo de solução. Além disso a Relaxação Lagrangeana gera limites inferiores para o PCD-RSSFs que podem ser utilizados para avaliação de outros algoritmos de controle de Densidade
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Jebelli, Ali. "Development of Sensors and Microcontrollers for Underwater Robots." Thesis, Université d'Ottawa / University of Ottawa, 2014. http://hdl.handle.net/10393/31283.
Full textAbstract:
Nowadays, small autonomous underwater robots are strongly preferred for remote exploration of unknown and unstructured environments. Such robots allow the exploration and monitoring of underwater environments where a long term underwater presence is required to cover a large area. Furthermore, reducing the robot size, embedding electrical board inside and reducing cost are some of the challenges designers of autonomous underwater robots are facing. As a key device for reliable operation-decision process of autonomous underwater robots, a relatively fast and cost effective controller based on Fuzzy logic and proportional-integral-derivative method is proposed in this thesis. It efficiently models nonlinear system behaviors largely present in robot operation and for which mathematical models are difficult to obtain. To evaluate its response, the fault finding test approach was applied and the response of each task of the robot depicted under different operating conditions. The robot performance while combining all control programs and including sensors was also investigated while the number of program codes and inputs were increased.
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Santos, Ivairton Monteiro. "Protocolo de roteamento de dados para redes de sensores sem fio com nó coletor móvel para controle da deriva em pulverização agrícola." Universidade de São Paulo, 2013. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3141/tde-24112014-153222/.
Full textAbstract:
A aplicação eficiente de agrotóxicos é um desafio na produção agrícola, mesmo considerando os avanços com a agricultura de precisão. O efeito deriva é o principal responsável pela ineficiência no controle das pragas ou doenças, pelo desperdício de recursos e pela contaminação ambiental. Para minimizar a deriva é essencial conhecer as condições ambientais como vento, temperatura e umidade. Esta pesquisa propõe o uso das redes de sensores sem fio como sistema de monitoramento ambiental e de suporte ao processo de pulverização agrícola, especialmente a pulverização executada por aeronave. São propostas três funcionalidades para o sistema: avaliação das condições ambientais, verificando se as condições estão apropriadas para a pulverização, buscando minimizar a ocorrência da deriva; suporte na definição e manutenção da rota do veículo pulverizador por meio dos dados do vento, de modo a efetuar ajustes na rota de pulverização e manter a aplicação do defensivo agrícola na área alvo; e a avaliação da eficácia da pulverização por meio dos dados da deposição do produto pulverizado coletados pela rede de sensores. Para viabilizar a utilização das redes de sensores sem fio no controle da deriva é proposto um protocolo de roteamento de dados que visa garantir a coleta dos dados pelos nós e a entrega para o veículo pulverizador, mesmo sendo ele um avião e se deslocando em alta velocidade. Para demonstrar a viabilidade do sistema proposto, foi desenvolvido um sistema de simulação computacional que considera os aspectos das redes de sensores sem fio e as características do protocolo de roteamento proposto. Os resultados demonstraram sua viabilidade, demonstrando que as redes de sensores sem fio podem ser utilizadas como suporte em um sistema de controle da deriva, incrementando a qualidade da pulverização, reduzindo custos e a contaminação ambiental.The efficient application of low cost pesticides is a challenge for agricultural production. Pesticide drift is the major cause of money loss, inefficiency in crop disease control, and environmental contamination in the crop spraying process. At the time of application, it is essential to know the environmental conditions, such as wind, temperature and humidity to minimize contamination by pesticide drift. This study proposes the use of wireless sensor networks in a support and control system for crop spraying, especially in aircraft application methods. Three system functionalities are proposed: In the first case, the sensor network evaluates environmental data at the time of application to notify the user if the environmental conditions are suitable for continuing with the application. The second case evaluates the wind speed and its direction to suggest corrections in the path of a spray vehicle. Due to this alteration in the vehicle path, the pesticide will be applied only in the appropriate area. The final case involves collecting data samples and analyzing the quality of the spraying operation by evaluating the deposition of pesticide over the crop. This work proposes a new routing data protocol to make possible the use of wireless sensor networks in aerial crop spraying. It ensures that the sensor node data will be delivered to the sink node. Through computer simulations, wireless sensor networks are shown to be useful in crop spraying to minimize and to control pesticide drift, to improve the quality of application, to reduce environmental contamination and to reduce costs and the duration of the application operation.
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Gruber, Vilson. "Modelo de sistema para aquisição e monitoração de dados remotos utilizando sensores e redes de celular 3G aplicado em um pequeno aerogerador." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2010. http://hdl.handle.net/10183/147962.
Full textAbstract:
Esta Tese apresenta o desenvolvimento de um modelo de sistema capaz de monitorar, adquirir, armazenar e transmitir dados remotamente utilizando diversos sensores e rede de celulares 3G para ser aplicada no projeto de pequenos aerogeradores, tendo como meta gerar um produto que apresente boa relação custo/eficiência, com emprego de materiais e processos de manufatura adaptados à realidade mundial. É apresentado um novo modelo de sistema para aquisição de dados, baseado na integração das novas tecnologias da informação e comunicação e de técnicas de processamento analógico e digital de sinais, visando estudar o desempenho de parâmetros gerados em um pequeno aerogerador de bancada. Através deste modelo será possível monitorar continuamente, dentro dos intervalos previstos de amostragem, a ocorrência de mudanças dos parâmetros analisados através de sensores instalados no aerogerador. Os resultados das análises destes sensores podem ser adquiridos e transmitidos remotamente através da Rede 3G, diretamente para uma sala de operações ou ainda ser disponibilizada na WEB através das novas tecnologias e mídias sociais. As informações aqui estudadas mostram resultados que podem ser úteis para qualquer segmento do mercado e para todas as áreas científicas, econômicas e ambientais, que queiram conhecer e aplicar o modelo de um sistema de aquisição e monitoração de dados para o gerenciamento de aerogeradores de pequeno porte. Apesar de no experimento ter sido utilizado variáveis de um aerogerador, são mostradas outras aplicações possíveis de aquisição de dados, monitoramento e experimentos remotos utilizando-se o canal de comunicação celular 3G e a integração das novas tecnologias de informação e comunicação.This thesis presents the development of model system that can monitor, acquire, store and transmit data remotely using various sensors and 3G cellular network to be applied in the design of small wind turbines, aiming to generate a product that presents a cost-efficient through use of materials and manufacturing processes adapted to the reality world. It presented a new model system for data acquisition based on the integration of new information technologies and communication and processing techniques of analog and digital signals, to study the performance of parameters generated in a small wind turbine bench and remote. Through this model will be possible to monitor continuously, within the ranges provided for sampling, the occurrence of changes of parameters measured by sensors installed in the turbine. The results of analysis of these sensors can be acquired and transmitted remotely via the 3G network, directly to an operating room or be available on the Web with new technologies and social media. The information studied here show results that may be useful for any market segment and for all scientific, economic and environmental issues, willing to learn and apply the model of an acquisition system and data monitoring for management of small wind turbines. Although the experiment has been used variables of a wind turbine, are shown other possible applications of data acquisition, remote monitoring and experiments using the 3G mobile communication channel and the integration of new information technologies and communication.
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Bolzani, Caio Augustus Morais. "Análise de arquiteturas e desenvolvimento de uma plataforma para residências inteligentes." Universidade de São Paulo, 2009. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3142/tde-12082010-112005/.
Full textAbstract:
No início do século XX, poucas décadas depois do início da eletrificação das casas, o conceito de uma residência automatizada já era utilizado como símbolo de um futuro livre das tarefas domésticas. No entanto, mesmo com o desenvolvimento de tecnologias de suporte, a automação de residências nunca contemplou uma ampla disseminação e uso. Este trabalho realiza uma análise social, econômica, tecnológica, cultural e de saúde da sociedade, desde o início do século XX até os dias atuais, para entender o comportamento humano relativo ao ambiente residencial e identificar as possíveis causas que não favoreceram a implantação de sistemas de controle e automação nestes ambientes. Ele ainda propõe uma arquitetura de sistemas eletrônicos e computacionais para o ambiente residencial, baseada em um conjunto de requerimentos e de abstrações coerentes com o contexto socioeconômico vigente e factível diante das atuais disponibilidades tecnológicas, a fim de direcionar os esforços na área e fomentar o desenvolvimento de aplicações. Adicionalmente, é apresentada uma plataforma de desenvolvimento hardware, firmware e software , denominada Home Sapiens, cuja concepção, projeto e desenvolvimento foram feitos no contexto desta tese. Baseada em nós de controle distribuídos, ela permite o acesso aos dados provenientes de sensores, a geração de informações de contexto, a identificação de serviços e a manipulação das características do ambiente residencial segundo regras de decisão, planejamento e métodos de aprendizado baseados em técnicas de Inteligência ArtificialIn the early twentieth century, a few decades after the beginning of the electrification of houses, the concept of an automated home was used as a symbol of a future free of domestic chores. However, even with the development of supporting technologies, the automation of homes never contemplated a wide dissemination and use. This paper presents an analysis social, economic, technological, cultural and health of society, from the early twentieth century to the present day, to understand human behavior on the residential environment and to identify possible causes that did not favor deployment of control systems and automation in these environments. It also proposes an architecture of computer and electronic systems for the residential environment, based on a set of applications and abstractions consistent with the current socioeconomic context and feasible under the available technology in order to direct efforts in the area and promote the development of applications. Additionally, the implementation of a framework hardware, firmware and software called Home Sapiens is presented, whose conception, design and development were made in the context of this thesis. Based on distributed control nodes, it provides access to data from sensors, the generation of information of context, the identification of services and handling characteristics of the residential environment in accordance with rules of decision, planning and learning methods based on Artificial Intelligence.
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Junior, Renato Ferreira Fernandes. "Protocolo assíncrono de acesso ao meio iniciado pelo receptor para redes de sensores sem fio." Universidade de São Paulo, 2018. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18153/tde-13122018-161212/.
Full textAbstract:
A internet das coisas é considerada um novo sistema de comunicação que promete otimizar e melhorar diferentes áreas de aplicação com base em módulos sensores e objetos unicamente interligados através da internet. Em aplicações de redes de sensores sem fio em larga escala, as redes possuem características peculiares, como grande quantidade de módulos sensores de baixa potência, consumo limitado e perdas de comunicação intermitentes. Estas redes precisam operar com protocolos escaláveis e eficientes em termos de consumo de energia. Desta forma, esta tese propõe um protocolo multicanal assíncrono iniciado pelo receptor de acesso ao meio para redes de sensores sem fio de baixa potência para aplicações de internet das coisas. Através de uma comparação com soluções já existentes, o protocolo apresentado procura mitigar a colisão de mensagens e as perdas de energia com ociosidade na espera pela comunicação de um transmissor, através de um mecanismo de reconhecimento inicial eficiente. Adicionalmente, é proposto um diagnóstico efetivo de detecção de falha na comunicação ainda no ciclo de comunicação, de forma a auxiliar a economia de energia. Complementarmente, é proposto um mecanismo multicanal baseado no conhecimento do canal da vizinhança, além de serviços de inicialização e manutenção da rede. Para validação da proposta, o protocolo proposto foi comparado tanto com protocolos assíncronos multicanais iniciado pelo receptor quanto com protocolo síncrono relevantes na literatura científica. Os critérios de avaliação utilizados foram medição do consumo, latência e taxa de entrega da rede em diferentes cenários. Os resultados mostraram que o protocolo proposto minimiza o consumo de energia em relação aos protocolos assíncronos, além de melhorar a comunicação quando comparado aos protocolos analisados. Na comparação com o protocolo síncrono, demonstrou desempenho e consumo compatíveis, quando em período de trabalho menor, e consumo reduzido com períodos de trabalho maiores.The Internet of Things is considered a new communication system that promises to optimize and improve different application areas. It is based on sensor modules and intelligent objects only interconnected through the internet. In large-scale wireless sensor network applications, networks have own specific characteristics such as many low-power, limited-power sensor modules with intermittent communication losses. These networks need to operate with scalable, energy-efficient protocols. Thus, this thesis proposes an asynchronous multichannel receiver-initiated MAC protocol for low power wireless sensor networks and internet of things applications. Through a comparison with already existing solutions, the proposed protocol tries to mitigate message containment and the effect of idle listening through an efficient initial recognition mechanism. It is also proposed an effective diagnosis of communication failure detection in the communication cycle, which also helps to save energy. In addition, a multichannel mechanism is proposed based on the knowledge of the neighborhood channel in addition to services of initialization and maintenance of the network. To validate the proposed protocol, evaluations were made for the consumption of each node sensor, the network traffic for each link, the latency and the network delivery rate in a web application. Tests were performed using asynchronous multichannel receiver-initiated and synchronous protocols based on literature scientific. The results show that the proposed protocol minimizes the energy consumption in relation to the asynchronous protocols, besides improving the communication when compared to the analyzed protocols. In the comparison with the synchronous protocol the proposed protocol showed performance and consumption compatible, when in a smaller duty cycles, and reduced consumption with longer duty cycles.
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Nguyen, Theanh. "SHM through flexible vibration sensing technologies and robust safety evaluation paradigm." Thesis, Queensland University of Technology, 2014. https://eprints.qut.edu.au/78632/5/Andy%20Nguyen%20Thesis.pdf.
Full textAbstract:
This research has successfully developed a novel synthetic structural health monitoring system model that is cost-effective and flexible in sensing and data acquisition; and robust in the structural safety evaluation aspect for the purpose of long-term and frequent monitoring of large-scale civil infrastructure during their service lives. Not only did it establish a real-world structural monitoring test-bed right at the heart of QUT Gardens Point Campus but it can also facilitate reliable and prompt protection for any built infrastructure system as well as the user community involved.
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GOMES, Ruan Delgado. "Estimação de Qualidade de Enlace e Alocação Dinâmica de Canais em Redes de Sensores sem Fio Industriais." Universidade Federal de Campina Grande, 2017. http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/1551.
Full textAbstract:
Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-08-24T20:51:57Z
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RUAN DELGADO GOMES – TESE (PPGEEI) 2017.pdf: 20190080 bytes, checksum: c170f5c01c9d6fd739d197414aee12e7 (MD5)Made available in DSpace on 2018-08-24T20:51:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RUAN DELGADO GOMES – TESE (PPGEEI) 2017.pdf: 20190080 bytes, checksum: c170f5c01c9d6fd739d197414aee12e7 (MD5) Previous issue date: 2017-06-14
O uso de Redes de Sensores sem Fio Industriais (RSSFIs) para implementar aplicações de monitoramento ou controle apresenta vantagens em comparação ao uso de redes cabeadas, como a maior flexibilidade e o menor custo de implantação. No entanto, é necessário lidar com problemas típicos das redes sem fio, como interferência e o alto nível de atenuação em pequena e larga escala. Além disso, as características do canal sem fio variam com o tempo e uma RSSFI deve ser capaz de se adaptar a essas variações para manter boa qualidade de serviço durante sua operação. Estratégias adaptativas, como a alocação dinâmica de canais, permitem lidar com os problemas mencionados. Para isso, o primeiro passo é estimar a qualidade dos enlaces, de modo que os nós da rede possam decidir se uma mudança de canal é necessária. Esta tese apresenta como contribuição um novo estimador de qualidade de enlace (LQE) e um novo tipo de nó, o nó LQE, que estima a qualidade dos enlaces em tempo real, usando informações obtidas a partir do transceptor, e informações extraídas de pacotes de dados recebidos. O estimador proposto considera problemas causados pelo perfil de multipercurso do ambiente na qualidade do canal,interferência e assimetria. Um protótipo foi desenvolvido e a solução foi validada por meio de experimentos em um ambiente industrial real. Diferente de outros LQEs encontrados na literatura, a solução proposta não gera tráfego extra na rede e não causa sobrecarga nos nós finais. Com base no LQE proposto, um novo protocolo de acesso ao meio foi desenvolvido. O protocolo usa adaptação de canal para a transmissão de pacotes de dados e salto em frequência para a transmissão de pacotes em broadcast. A taxa de recepção de pacote média na camada de aplicação permaneceu perto do pico para todos os cenários avaliados com o protocolo proposto, mesmo considerando as variações na qualidade dos canais ao longo do tempo. Os resultados indicam que o protocolo proposto apresenta desempenho superior aos protocolos de acesso ao meio definidos pelos padrões para RSSFI, em termos de confiabilidade e determinismo. Vários resultados experimentais obtidos em ambientes industriais também são descritos e é proposto um novo modelo para simulação de protocolos multicanais. O modelo é capaz de capturar os efeitos de atenuação por multipercurso, sombreamento, assimetria, as características não estacionárias do canal sem fio e a descorrelação entre diferentes canais.
Industrial Wireless Sensor Networks (IWSNs), that is used to implement monitoring and control applications, presents certain advantages when compared to wired networks, including higher flexibility and lower deployment costs. However, it is necessary to deal with typical problems of wireless networks, such as interference and a high attenuation, in small and large scale. In addition, the characteristics of the wireless channel may change over time, and an IWSN needs to self adapt to these variations to maintain a good quality of service during its operation. Adaptive mechanisms, such as, dynamic channel allocation, are used to deal with the aforementioned problems. For this, the first step is to estimate the link quality, so that the network nodes can decide if a channel change is needed. This thesis presents as a contribution a novel Link Quality Estimator (LQE), and a new type of node, the LQE node, that estimates the quality of the links in real-time, using information obtained from the transceiver, and information obtained from received data packets. The proposed LQE deals with the problems caused by the multipath profile of the environment in channel quality, interference and asymmetry. A prototype was developed and the LQE was validated by experiments in an actual industrial environment. Different from other LQEs in the literature, the solution proposed in this thesis does not cause overhead at the end-nodes and on the network. Based on the proposed LQE, a novel MAC protocol was developed. The protocol uses channel adaptation for the transmission of unicast data packets, and frequency hopping for the transmission of broadcast packets. The packet reception rate at the application layer was at the peak for all scenarios that were evaluated using the proposed protocol, even considering the variations in channel quality over time. The results indicate that the proposed protocol presents a better performance in comparison to the MAC protocols defined by the standards for IWSN, in terms of reliability and determinism. Several experimental results obtained in industrial environments are also described, and a new model for simulation of multi-channel protocols is proposed. The model includes the effects of multipath fading, shadowing, asymmetry, the non-stationary characteristics of the channel, and the uncorrelation of the different channels.
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Carpintieri, Ciro Luís Teixeira. "Uma aplicação de redes neurais na instrumentação virtual do grau acoólico no processo industrial de produção do etanol." Universidade de São Paulo, 2014. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18153/tde-13052014-110105/.
Full textAbstract:
A busca por eficiência e qualidade esta presente nas usinas de produção de etanol. A demanda por novas tecnologias e soluções para problemas conhecidos é dinâmica e contínua. No processo de produção do etanol há a necessidade de se quantificar a qualidade do etanol produzido. Esta análise demanda procedimentos laboratoriais que impõe um tempo entre a coleta da amostra e o resultado das análises laboratoriais. Este tempo afeta a velocidade de reação do sistema de controle de produção a uma variação na qualidade do etanol. Quanto antes se atue na produção, menor é o retrabalho sobre o que foi produzido fora da especificação desejada e maior o rendimento e a produtividade do processo. Um dos indicadores de rendimento do processo de produção de etanol é a porcentagem de massa de etanol em relação à massa de água contida na solução. Este indicador é representado por \"m/m\", e significa grau alcoólico do etanol. Tabelas alcoométricas são utilizadas para determinar o valor do grau alcoólico, tendo como variáveis de entrada a temperatura e a densidade. O intervalo de temperatura onde as tabelas alcoométricas são válidas não é o mesmo que o processo industrial necessita. O processo industrial trabalha com temperaturas próximas a 90°C. Este fato impõe que as análises do grau alcoólico sejam feitas em laboratório, prejudicando o tempo de resposta ao processo industrial. Objetivando resolver este problema, este trabalho busca por meio da utilização de redes neurais determinar uma função matemática que possa ser capaz de indicar o valor do grau alcoólico do etanol de maneira precisa e sem que seja necessário o uso de consultas e aproximações por tabelas de referência.The search for efficiency and quality is present in ethanol plants. The demand for new technologies and solutions to known problems is dynamic and continuous. In the process of producing ethanol is necessary to quantify the quality of the produced ethanol. This analysis requires laboratory procedures it takes a time between sample collection and results of laboratory analysis. This time affects the reaction speed of the system production control to a variation in the quality of ethanol. The sooner they are acting in the production, lower rework on what was produced outside the desired specification and higher efficiency and productivity of the process. One of the indicators of process performance ethanol is the percentage mass of ethanol relative to water diluted solution. This indicator is represented by \"m/m\" and means a degree alcoholic of ethanol. Alcohol tables are used to determine the amount of degree alcohol having as input variables the temperature and density. The temperature range where the alcohol tables are valid is not the same as the industrial process needs. The industrial process works at temperatures around 90°C. This fact requires the analysis of the degree of alcoholic of the ethanol are made in the laboratory, hampering the response time to the industrial process. Aiming to solve this fact, this paper aims through the use of neural networks for universal approximation theorem, find a mathematical function that can be implemented in a virtual sensor capable of indicating the value of the alcoholic content of ethanol.
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Mezni, Anis. "Ordonnancement des réseaux de capteurs sans fil embarqués." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEI030.
Full textAbstract:
Les réseaux de capteurs sans fil ont attiré beaucoup d’activités de recherche et développement au cours de la dernière décennie. Pourtant, leur utilisation est restreinte, à ce jour, à la surveillance et l’acheminement des informations détectées. Cette thèse vise à introduire un nouvel aspect intéressant de point de vue fonctionnel. Partant d’une exigence spécifiée initialement, mettre en oeuvre une synergie à plusieurs niveaux entre un ensemble des noeuds, tout en se basant sur une interaction adéquate. Ceci est réalisé par la génération automatique de code (correct par construction) et sa distribution par la suite en s’appuyant sur la théorie de contrôle par supervision. La synthèse de contrôleurs discrets SCD est une application de ce cadre théorique. Dans ce manuscrit, nous montrons comment la technique de la SCD peut être utilisée dans le domaine de réseaux de capteurs sans fil. Ainsi son potentiel se décline à deux niveaux. L’ordonnancement intra-cluster (groupe redondant de capteurs) avec des spécifications exprimant l’exclusion mutuelle lors de l’activation d’un capteur au sein d’un cluster, essentielle pour économiser l’énergie du réseau ainsi que la génération automatique d’un algorithme de routage optimal et multicritères pour les réseaux de capteurs. Spécifiquement, un chemin optimal devrait avoir à la fois une longueur minimale en termes de distance tout en évitant des chemins composés de noeuds dits « maillons faibles » (ayant un niveau d’énergie plus bas que la majorité). Les outils formels cités s’appuient sur une démarche de modélisation basée sur des machines à états finis communicantes. Les verrous scientifiques sont liés à la nature d’un réseau de capteurs ainsi qu’à sa taille. La SCD génère des contrôleurs monobloc, alors qu’au sein d’un réseau de capteurs le traitement est essentiellement distribué. La problématique est celle de la distribution d’un contrôleur global, qui se présente sous forme d’une contrainte logique exprimée sur l’état global du réseau, sur chacun des noeuds du réseau, en ajoutant la synchronisation nécessaire pour garantir un fonctionnement distribué équivalent au contrôleur initialement généréWireless Sensor networks are attracted many activities of research and development during the last decade. Yet, the distributed behavior of a WSN remains centered on two main objectives: sensing and routing. This thesis advocates the introduction of an additional feature, which can be considered interesting from a functional point of view and potentially from the power consumption one: starting from a designer-specified requirement, implement a multiple level synergy between (groups of) nodes, based on adequate interaction. This is achieved by automatic generation and distribution of correct-by-construction code, relying on the Supervisory Control Theory. The Discrete Controller Synthesis (DCS) technique is an application of this theoretic framework. In this thesis, we show how DCS can be used for WSN. Thus, its potential is at two levels. The intra-cluster scheduling of a redundant group of sensors with specifications expressing the mutual exclusion during the activation of a sensor within a cluster, essential to save the energy within the network and then a multicriteria automatic generation of an optimal routing functionality. Specifically, an optimal path should have both a minimal length and go through nodes having maximal residual energy. The cited formal tools lean on a modelling approach based on communicating finite state machines (CFSM). The scientific challenges are generally related to the nature of the WSN as well as to its size. The DCS can only generates a monoblock controllers, while the WSN’s behavior is essentially distributed. The issue is how to distribute a global controller, who appears in the form of a logical constraint expressed on the global state of the network, into local controllers while adding the necessary synchronization to guarantee a distributed functioning equivalent to the initially generated controller
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Zaiter, Rayan. "Silver and/or mercury doped thioarsenate and thiogermanate glasses : Transport, structure and ionic sensibility." Thesis, Littoral, 2018. http://www.theses.fr/2018DUNK0485/document.
Full textAbstract:
Le but de ce travail de thèse consiste à étudier les propriétés physico-chimiques des verres chalcogénures afin de pouvoir les utiliser comme membranes de capteurs chimiques destinés pour le dosage des ions Hg²⁺. Dans un premier temps, les propriétés macroscopiques des systèmes vitreux AgY-As₂S₃ (Y = Br, I), HgS-GeS₂, AgI-HgS-As₂S₃ et AgI-HgS-GeS₂, telles que les densités et les températures caractéristiques (Tg et Tc) ont été mesurées et analysées selon les compositions des verres. Puis, dans un second temps, les propriétés de transport ont été étudiés à l'aide de la spectroscopie d'impédance complexe d'une part, ou d'autre part, par des mesures de la résistivité. Ces dernières montrent que les verres de chalcogénures dopés à l'halogénure d'argent présentent deux différents régimes de transports au-dessus du seuil de percolation xc ≈ 30 ppm : (i) domaine de percolation critique, et (ii) domaine contrôlé par modificateur. Vient ensuite la troisième partie, elle consiste à déchiffrer les relations composition/structure/propriété grâce à plusieurs études structurales. Des mesures par spectroscopie Raman, par diffraction de neutrons et de rayons X haute énergie, par diffusion des neutrons sous petits angles (SANS), ainsi que des modélisations RMC/DFT et AMID ont été réalisées. Enfin, la dernière partie de ce travail était une étude préliminaire des caractéristiques des nouveaux capteurs chimiques. Il a été consacré à l'étude des relations entre la composition et la sensibilité des membranes ainsi qu'aux limites de détection qui les définissentThe aim of the thesis is to study the physicochemical properties of the silver halide doped chalcogenide glasses for the possibility to use them as chemical sensors for quantitative analysis of Hg²⁺ ions. First, the macroscopic properties of AgY-As₂S₃ (Y = Br, I), HgS-GeS₂, AgI-HgS-As₂S₃ and AgI-HgS-GeS₂ glassy systems such as the densities and the characteristic temperatures (Tg and Tc) were measured and analyzed according to the glass compositions. Second, the transport properties were studied using complex impedance and dc conductivity. Measurements show that the silver halide doped chalcogenide glasses exhibit two drastically different ion transport regimes above the percolation threshold at xc ≈ 30 ppm : (i) critical percolation, and (ii) modifier-controlled regimes. Third, to unveil the composition/structure/property relationships, various structural studies were carried out. Raman spectroscopy, high-energy X-ray diffraction, neutron diffraction and small-angle neutron scattering experiments, together with RMC/DFT and AMID modelling were employed. Finally, the last part was a preliminary study of the characteristics of new chemical sensors. It was devoted to study the relationship between the membranes' composition and sensitivity but also detection limits
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Fabricio, Marcos Aurelio. "Monitoramento de Equipamentos El?tricos Industriais Utilizando IoT." Pontif?cia Universidade Cat?lica de Campinas, 2018. http://tede.bibliotecadigital.puc-campinas.edu.br:8080/jspui/handle/tede/1059.
Full textAbstract:
Submitted by SBI Biblioteca Digital (sbi.bibliotecadigital@puc-campinas.edu.br) on 2018-04-10T12:01:51Z
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MARCOS AUR?LIO BEHRENS.pdf: 3872179 bytes, checksum: edb54d47e1f7953187e4e8675003302b (MD5)Made available in DSpace on 2018-04-10T12:01:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MARCOS AUR?LIO BEHRENS.pdf: 3872179 bytes, checksum: edb54d47e1f7953187e4e8675003302b (MD5) Previous issue date: 2018-02-08
The objective of this work is to monitor the electrical equipment of a production line, aiming at monitoring in real time the state of the operation of the monitored machines, allowing the accomplishment of equipment management and early detection of operational deviations and faults. The developed system performs the measurement of the effective electric current through monitored equipment, use a network of sensors connected to a data concentrator module, which in turn performs the intermediate storage, the preliminary treatment of the data and the subsequent send an Internet platform of Things (Internet of Things - IoT). The preliminary treatment of data for analysis of the time series of values of electric currents to obtain an initial evaluation of the state of operation of the monitored machine. Then, the pre-processed information is sent via the internet, a usage platform for term storage, post-processing and real-time visualization of the data by users of interest. In the data platform, the data is formatted for visualization and evaluation of the users, allowing the presentation of alerts and knowledge when deviations are detected in relation to the normal operational parameters. When a current consumption behavior deviation is detected, correlating a potential failure type, the system signals additional information to a User's interest group (to the supervisor of the production line, for example), which in a planned manner, proceeds to some intervention without equipment, without prejudice of the production. The availability of the full-time series of stored data as well as the history of occurrences recorded throughout the use of the monitoring system but is still looking for correlations between data of other origins and nature, and the interpretation of the same data under other perspectives beyond the operation or maintenance of the machine. The monitoring system proposed in this work allows to provide a minimum of automation in old machines and opens the possibility of independent, parallel and non-intrusive monitoring in machines that already have a modern supervisory system. An industry that achieves the goal of making all its production equipment fully monitored is credited to take the next step towards Industry 4.0.
Este trabalho tem como objetivo apresentar um sistema de monitoramento de equipamentos el?tricos de uma linha de produ??o, visando o acompanhamento em tempo real do estado de opera??o das m?quinas monitoradas, permitindo a realiza??o da gest?o de opera??o desses equipamentos e a detec??o antecipada de desvios operacionais e de falhas. O sistema desenvolvido realiza a medi??o da corrente el?trica eficaz consumida pelos equipamentos monitorados, utilizando uma rede de sensores conectados a um m?dulo concentrador de dados, que por sua vez realiza o armazenamento intermedi?rio, o tratamento preliminar dos dados e o posterior envio a uma plataforma de Internet da Coisas (Internet of Things - IoT). O tratamento preliminar de dados visa ? an?lise da s?rie temporal dos valores das correntes el?tricas com o fim de obter uma avalia??o inicial do estado de opera??o da m?quina monitorada. Em seguida, essas informa??es pr?-processadas s?o enviadas via internet a uma plataforma de IoT com o objetivo de armazenamento a longo prazo, p?s-processamento e visualiza??o em tempo real dos dados pelos usu?rios de interesse. Na plataforma de IoT, os dados s?o formatados para exibi??o e avalia??o dos usu?rios considerando formatos gr?ficos compreens?veis, sendo poss?vel a emiss?o de alertas e de relat?rios ao serem detectados desvios em rela??o aos par?metros operacionais normais. Ao ser detectado um desvio de comportamento no consumo de corrente, correlacionando a algum tipo de falha em potencial, o sistema sinaliza informa??es adicionais a um usu?rio de interesse (ao supervisor da linha de produ??o, por exemplo), que de forma planejada, procede a alguma interven??o no equipamento, sem preju?zo da produ??o. A disponibilidade da s?rie temporal completa dos dados armazenados bem como o hist?rico de ocorr?ncias registrados ao longo do uso do sistema de monitoramento permite ainda a busca de correla??es entre dados de outras origens e naturezas, e a interpreta??o dos mesmos dados sob outras ?ticas em contextos al?m da opera??o ou manuten??o da m?quina. O sistema de monitoramento proposto permite prover um m?nimo de automa??o em m?quinas antigas e abre a possibilidade de monitoramento independente, paralela e n?o intrusiva em m?quinas que j? contam com um sistema supervis?rio moderno. Uma ind?stria que atinja o objetivo de tornar o conjunto de seus equipamentos produtivos totalmente monitorado se credencia para dar o pr?ximo passo rumo ? Ind?stria 4.0.
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Lin, Yu-Chu, and 林育朱. "A Routing Protocol based on Power-controlled Sleep Scheduling for Wireless Sensor Networks." Thesis, 2010. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/05938917675180604874.
Full textAbstract:
碩士淡江大學
資訊工程學系碩士在職專班
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Wireless Sensor Networks is dispersed by a group composed of sensors and Base Stations. It can be used in various applications of remote monitoring system. Sensor nodes route the collected data to the Base Station via multi-hop wireless links. These sensors typically use batteries to operate, the battery cannot be replaced when the depletion of energy resources. Therefore, how to use energy-saving sensor networks to extend the overall working time efficiently is an important subject. Our research is base on “A Power Control Mechanism based on Sleep Scheduling for Wireless Sensor Networks”. We proposed a refined mechanism of routing protocol for wireless sensor networks with sleep scheduling. In wireless sensor network with sleep scheduling, active node adjusts its working time and even step in sleeping state earlier. In the multi-hop transmission mode, each node broadcasts the packet to confirm the receiving node. Therefore, we use routing information to reduce the number of broadcasting during transmission. When route node with low rest power cannot transfer, to remain completed route, we can execute interrupt handler procedure to reduce the package loss. Finally, to achieve power efficiency, we will simulate if the proposed algorithm can reduce energy consumption effectively in the data transmission procedure.
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Das, Anindita. "Intelligent, remote-controlled home protection system." Thesis, 2013. http://hdl.handle.net/2152/24053.
Full textAbstract:
As our society gets increasingly mobile, it is becoming commonplace for residences to remain vacant for a significant amount of time every day. Unfortunately, emergencies can occur during those time, which may require immediate mitigatory action. This project proposes an approach that allows the resident to be notified of such emergencies and to perform mitigatory actions, even when she is hundreds of miles away. Our infrastructure includes three components: (1) programmable sensor devices to detect emergency situations; (2) a Web service hosted in the resident's home computer to send a notification to the smartphone of the user; and (3) a smartphone app that communicates with this Web service to notify the user, and provides a interface for the user to perform any mitigatory action. We develop a prototype system for detecting fire and intrusion emergencies. Our prototype system uses two sunSPOTs as sensors, an iRobot Create® as a mitigatory device, an Android app for user notification.text
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Brennan, Matthew. "Spatial diversity gains in wireless sensor networks through controlled limited mobility an experimental approach /." 2007. http://etd.nd.edu/ETD-db/theses/available/etd-05242007-140931/.
Full text
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Jafarian, Hossein. "Low-power ASIC design with integrated multiple sensor system." Thesis, 2013. http://hdl.handle.net/1805/3745.
Full textAbstract:
Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI)A novel method of power management and sequential monitoring of several sensors is proposed in this work. Application specific integrated circuits (ASICs) consisting of analog and digital sub-systems forming a system on chip (SoC) has been designed using complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) technology. The analog sub-system comprises the sensor-drivers that convert the input voltage variations to output pulse-frequency. The digital sub-system includes the system management unit (SMU), counter, and shift register modules. This performs the power-usagemanagement, sensor-sequence-control, and output-data-frame-generation functions. The SMU is the key unit within the digital sub-system is that enables or disables a sensor. It captures the pulse waves from a sensor for 3 clocks out of a 16-clock cycle, and transmits the signal to the counter modules. As a result, the analog sub-system is at on-state for only 3/16th fraction (18 %) of the time, leading to reduced power consumption. Three cycles is an optimal number selected for the presented design as the system is unstable with less than 3 cycles and higher clock cycles results in increased power consumption. However, the system can achieve both higher sensitivity and better stability with increased on-state clock cycles. A current-starved-ring-oscillator generates pulse waves that depend on the sensor input parameter. By counting the number of pulses of a sensor-driver in one clock cycle, a sensor input parameter is converted to digital. The digital sub-system constructs a 16-bit frame consisting of 8-bit sensor data, start and stop bits, and a parity bit. Ring oscillators that drive capacitance and resistance-based sensors use an arrangement of delay elements with two levels of control voltages. A bias unit which provides these two levels of control voltages consists of CMOS cascade current mirror to maximize voltage swing for control voltage level swings which give the oscillator wider tuning range and lower temperature induced variations. The ring oscillator was simulated separately for 250 nm and 180 nm CMOS technologies. The simulation results show that when the input voltage of the oscillator is changed by 1 V, the output frequency changes linearly by 440 MHz for 180 nm technology and 206 MHz for 250 nm technology. In a separate design, a temperature sensitive ring oscillator with symmetrical load and temperature dependent input voltage was implemented. When the temperature in the simulation model was varied from -50C to 100C the oscillator output frequency reduced by 510 MHz for the 250 nm and by 810 MHz for 180 nm CMOS technologies, respectively. The presented system does not include memory unit, thus, the captured sensor data has to be instantaneously transmitted to a remote station, e.g. end user interface. This may result in a loss of sensor data in an event of loss of communication link with the remote station. In addition, the presented design does not include transmitter and receiver modules, and thus necessitates the use of separate modules for the transfer of the data.