[pt] Neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento experimental de um método de monitoramento que permite localizar as posições das falhas tanto no enlace da fibra óptica como no cabo de cobre, no contexto de transmissão de sinais de rádio analógicos em redes móveis MFH (Mobile Fronthaul) de fibra óptica estendidas por cabos de cobre. O conceito MFH baseia-se na transmissão de sinais de rádio analógicos usando frequências intermediárias para a fibra e para o cabo de cobre e uma unidade de conversão opto/elétrica simples, a fim de utilizar as instalações de cabos de cobre já existentes. O método propõe alocar o sinal de monitoramento varrendo a frequência numa banda determinada a um canal de subportadora óptica. O sinal de monitoramento é utilizado para determinar tanto as características da fibra através do sinal retroespalhado, como também, as características do enlace de cabo de cobre através da técnica de refletômetria no domínio da frequência (FDR: Frequency Domain Reflectrometry). Os resultados mostraram que a técnica de monitoramento híbrido proposta é adequada para as Redes de Rádio Acesso (RAN: Radio Access Networks) que utilizam uma arquitetura de multiplexação em comprimento de onda e subportadora WDM/SCM-PON foi usada. O monitoramento da fibra em serviço apresentou uma resolução espacial de 10 m e uma faixa dinâmica de aproximadamente 9 dB e o monitoramento do cabo apresentou um erro inferior a 1 metro na localização de falhas de ruptura do cabo. / [en] This work shows the experimental development of a monitoring method that allows locate positions of failures in both optical fiber and copper cable links in the context of analogue radio signal transmission over fiber-extended copper mobile fronthaul networks (MFH). The MFH concept is based on transmission of radio signals using unique intermediate frequencies for the fiber and copper cable and a simple optical/electrical conversion unit in order to use existing copper cable installations. The method proposes to allocate the monitoring signal sweeping the frequency in a chosen band to a subcarrier channel. The monitoring signal is used to determine both, the fiber characteristics through the backscattering signal and also the copper cable link characteristics by the Frequency Domain Reflectometry (FDR) technique. The results show that the hybrid monitoring technique is suitable for copper cable-extended radio access network, for which the WDM / SCM-PON technology has been used. In-service fiber monitoring is achievable with a spatial resolution of 10 m and a dynamic range of approximately 9dB. Open circuit faults in the copper line were localized with better than 1-m accuracy.

[pt] Sistemas formados por componentes distribuídos possibilitam a ocorrência de falhas provenientes da interação entre componentes. A etapa de testes desta classe de sistemas é árdua, já que prever todas as interações entre componentes de um sistema é inviável. Portanto, ainda que um sistema de componentes seja testado, a ocorrência de erros em tempo de execução continua sendo possível e, evidentemente, esses erros devem ser observados disparando alguma ação que impeça de causarem grandes danos. Este trabalho apresenta um mecanismo de identificação de erros de inconsistência semântica de tipos baseado em logs estruturados. Falhas de inconsistência semântica de tipos são falhas decorrentes da interpretação errônea de valores que são representados sintaticamente sob os mesmos tipos básicos. O mecanismo proposto consiste na geração de logs estruturados conforme a definição de interfaces de comunicação e a identificação de anomalias através de uma técnica existente de verificação de contratos. Além disso, o mecanismo propõe um modelo de gestão taxonômica de tipos semânticos utiliza a técnica de Raciocínio Baseado em Casos (RBC). O mecanismo de identificação de falhas foi implementado através de uma extensão do middleware Robot Operation System (ROS). O mecanismo, além de observar erros, gera informação complementar que visa auxiliar a diagnose da causa do erro observado. Finalmente, uma prova de conceito aplicada a um sistema de controle de locomoção de um robô híbrido, adaptado de um sistema real, foi desenvolvida para a validação da identificação de falhas. / [en] Systems formed by distributed components enable the occurrence of faults arising from the interaction between components. The stage of testing this class of systems is difficult, since foresee all interactions between components of a system is not feasible. Therefore, even if a component system is tested, the occurrence of run-time errors is still possible and, of course, these errors should be seen shooting some action that prevents them from causing major damage. This paper presents an identification mechanism of errors given by semantic inconsistency typed data, based on structured logs. Semantic inconsistency of typed data could cause failures due to the misinterpretation of values that are represented syntactically under the same basic types. The proposed mechanism consists in generating structured logs according to the definition of communication interfaces, and identifying anomalies by an existing contract verification technique. In addition, the mechanism proposes a management model of taxonomic semantic types using the Case-Based reasoning technique (CBR). The fault identification mechanism was implemented through an extension of the Robot Operation System middleware (ROS). The mechanism, in addition to observing errors, generates additional information which aims to assist the diagnosis of the cause of the observed error. Finally, a proof of concept applied to a locomotion control system for a hybrid robot, adapted from a real system, has been developed for fault identification validation.

[pt] A teoria do Comando e Controle estudada sobre a ótica de John Boyd, importante estrategista militar do século XX, é uma poderosa ferramenta não apenas para o escopo militar mas também para qualquer outra atividade civil que demande o monitoramento de pessoas, veículos, embarcações ou quaisquer outros elementos de interesse. Atualmente a introdução de técnicas de computação gráfica são importantes para o ciclo OODA (Observar–Orientar–Decidir–Agir), especialmente nos passos da observação e da orientação. Estes artifícios tornam estas etapas mais eficientes e menos sujeitas a erros. A implementação das premissas de Comando e Controle com a tecnologia atual não é uma tarefa trivial. Aspectos relacionados à escolha de componentes móveis e distribuídos bem como a implementação de diversos elementos gráficos são problemas intrínsecos a esta atividade. Cada um destes aspectos podem ser construídos com uma grande variedade de tecnologias, nem sempre compatíveis entre si. A presente dissertação propõe a construção de um framework de baixo custo capaz de implementar, de maneira eficaz, um sistema informatizado de apoio ao Comando e Controle. O framework é baseado em softwares abertos e confiáveis tendo sua versatilidade comprovada em variados tipos de aplicações. A dissertação também exemplifica a implementação de duas aplicações distintas, demonstrando a tecnologia empregada, a fim de possibilitar a avaliação de diferentes atividades. / [en] The Command and Control theory of John Boyd, a 20th century military strategist, is a powerful tool not only for the military, but also for any civilian activities that require monitoring people, vehicles, boats, or any other elements of interest. Nowadays computer graphics techniques are important for the OODA loop (Observe–Orient–Decide–Act), especially on observing and orienteering steps. They make these steps more efficient and less prone to errors. The implementation of Command and Control techniques with current technology is not a simple task. It involves the implemantation of graphical, mobile and distributed components. Each of these components can be implemented with a variety of technologies, that are often incompatible with each other. This dissertation proposes a low cost framework capable of effectively support the implemantation of a Command and Control computer system. The framework is based on open source reliable technologies and has proven versatile for different types of applications. The dissertation also presents the implementation of two different applications with the proposed technology to support its evaluation.

[pt] As empresas do varejo estão constantemente buscando aumentar sua competitividade. Dentre os elementos que influenciam nessa competitividade, esta tese se concentra nos custos com suprimentos e no nível de serviço ao cliente. O nível de serviço depende do planejamento dos estoques, que tem por objetivo balancear a oferta de produtos com a demanda. O ponto de partida desse planejamento são as previsões de demanda. Dessa forma, nesta tese é proposta uma rotina com esquemas de monitoramento do erro dessas previsões utilizando estatísticas denominadas Tracking Signal. Essas estatísticas são utilizadas para detectar quando o erro das previsões apresenta comportamento diferente do esperado, indicando assim um viés nas previsões. Para tanto, foi realizado um experimento que resultou na determinação de limites de detecção para as estatísticas Tracking Signal, bem como na identificação, dentre elas, daquelas estatísticas mais eficientes na detecção de viés em previsões por amortecimento exponencial simples. Além disso, a redução nos custos com suprimentos e a melhoria no nível de serviço também são contemplados nesta tese pela proposta de solução de um modelo de estoques. Esse modelo considera um item em um sistema com duas camadas e revisão periódica, composto por um Centro de Distribuição (CD) e N lojas no varejo. Nas lojas são aplicadas revisões em intervalos iguais e sincronizados, sendo permitido ao CD entregar parcialmente os pedidos para as lojas em caso de falta. Para esse modelo, foi desenvolvido um algoritmo de busca, baseado no método da seção áurea, que minimiza o custo total no sistema atendendo à meta de nível de serviço no varejo. / [en] The retail companies are constantly seeking to increase their competitiveness. Among the factors that influence this competitiveness, this thesis focuses on the cost of supplies and the level of customer service. The level of service depends on the planning of inventories, which aims to balance the supply of products to the demand. The starting point of this planning is the demand forecast. Thus, this thesis proposes a routine of monitoring forecasting errors using statistics called Tracking Signal. These statistics are used to detect when the forecasting error out shows the expected behavior, thus indicating a bias in the forecasts. For this purpose, an experiment was conducted which resulted: determination of detection limits for these statistics; identification those most effective in detecting bias in forecasts by simple exponential smoothing. Moreover, the reduction in costs of supplies and improving the level of service are also covered by this thesis proposed an inventory model. This model considers an item on a system with two echelons and periodic review, consisting of a Warehouse (W) and N retail stores. The retails revisions apply in equal and synchronized interval; it is possible the W partially deliver the orders to the stores in case of shortages. For this model, a search algorithm based on the golden section method, which minimizes the total cost in the system given the target level of service in retail was developed.

[pt] Sistemas computadorizados de vigilância de veículos têm despertado grande interesse devido à demanda para automatizar tarefas que atualmente são realizadas por operadores humanos. Porém, para realizar estas tarefas é preciso resolver alguns problemas clássicos de visão computacional como sombras, oclusões e variação de iluminação. Este trabalho propõe algoritmos em tempo real para máquinas de baixo custo com o objetivo de rastrear, classificar e determinar a velocidade de cada veículo de uma rodovia. / [en] Vehicle surveillance computerized systems have grown great interest due to the automatizing duties demand, which recently executed by computer vision like shadows, occlusion and light variation have to be solved. The present work proposes real time algorithms for low cost machines focused on tracking, classifying and determining each vehicle`s speed on a highway.

[pt] A depuração de software é uma atividade que tipicamente demanda um grande esforço, fundamentalmente devido à necessidade de analisar múltiplas condições que determinam o contexto de execução do software e de criar suposições que expliquem o motivo do defeito, para, só assim, sermos capazes de corrigi-lo. No caso de sistemas distribuídos, o paralelismo, a ordem de escalonamento, os atrasos na comunicação e falhas nos equipamentos são exemplos de fatores que aumentam ainda mais a complexidade da atividade de depuração. Portanto, a busca por ferramentas que auxiliem neste processo é contínua. Neste trabalho, propomos uma ferramenta de monitoração e visualização, não intrusiva, da comunicação entre componentes de sistemas distribuídos, através do uso de analisadores de protocolo de comunicação e da monitoração das chamadas de sistema de leitura e gravação. / [en] Software debugging is an activity that typically requires an huge effort, primarily due to the need to analyze multiple conditions that determine the execution context of the software and to create assumptions that explain the problem, for only thus being able to fix it. In the case of distributed systems, parallelism, order scheduling, delays in communication and equipment failures are examples of factors that further increase the complexity of the debugging activity. Therefore, the search for tools that assist in this process is continuous. In this dissertation, we propose a tool for non-intrusive monitoring and visualization of communications between components of distributed systems, based on communication protocol analyzers and monitoring of read and write system calls.

[pt] Um dos principais mecanismos de falha em risers flexíveis é o rompimento de arames da armadura de tração. A experiência tem mostrado que esta classe de dano tende a surgir primariamente na parte emersa do riser, próximo à sua terminação. A ruptura dos arames ocorre de forma progressiva, podendo ser causada por diferentes processos, tais como corrosão pelo ingresso de fluido no espaço anular entre capa e armadura, desgaste excessivo associado com o contato e atrito entre arames adjacentes ou entre as diferentes camadas metálicas da armadura, ou mesmo a presença de níveis elevados de tensões produzidas pelos carregamentos mecânicos aos quais o riser é submetido durante a operação. O deterioramento progressivo pode dar origem a defeitos localizados que agem como concentradores de tensão e levam o arame à ruptura através de um processo de fadiga. O duto flexível é capaz de manter-se em operação mesmo com alguns dos arames de suas armaduras rompidos, porém uma sequencia de rupturas pode levar à ocorrência de vazamentos ou mesmo a falhas catastróficas. O monitoramento contínuo em tempo real é uma das principais alternativas para evitar que o dano progressivo nas armaduras do riser resulte em acidentes com severas consequências econômicas e ambientais. As técnicas de monitoramento da integridade de risers flexíveis podem ser classificadas como diretas, onde é possível identificar diretamente a existência de um dano/falha, ou indiretas, em que o sistema de sensoriamento registra indicações secundárias, possivelmente consequência da falha. Esta dissertação relata o desenvolvimento de um sistema de monitoramento baseado em vibrações. Trata-se de uma técnica indireta baseada em eventos, onde no momento da ruptura do arame um sinal de vibração, distinto tanto na frequência quanto na amplitude, é detectado por acelerômetros instalados na capa polimérica externa do riser. No trabalho, são apresentados resultados de quatro ensaios em escala real que demonstraram a viabilidade do sistema para um primeiro teste de campo. Estratégias de instrumentação dos dutos e as variações dos sinais detectados são apresentadas e discutidas. Os resultados mostraram que a resposta vibratória do sinal de ruptura apresenta características específicas, garantindo uma boa confiabilidade na detecção. Porém, em se tratando de uma técnica indireta, verifica-se que quando dois sistemas de monitoramento de naturezas complementares são empregados em conjunto, as probabilidades de detecção dos eventos de rupturas aumentam significativamente. / [en] The main failure in flexible risers is the disruption of the wires from the tensile armor layer. Experience has shown that this class of damage occurs primarily near to the top riser connector. The breaking of the wires occurs gradually and may be caused by different processes as corrosion by inflow of fluid in the annular space, excessive wear associated with the contact and friction between adjacent wires or between different riser layers. The progressive deterioration can lead to localized defects that act as stress concentrators and may break the wire from the tensile armor layer through a fatigue process. The flexible pipe is able to remain in operation even with some broken wires, but a sequence of ruptures can conduce to a catastrophic failure. Real time continuous monitoring is one of the main alternatives to prevent progressive wire damage results in an accident with severe economic and environmental consequences. This thesis describes the development of a monitoring system based on vibrations. This is an indirect technique based on events, where in the moment of the wire break, one vibration signal is registered. This signal can be distinguished both in frequency and amplitude and detected by accelerometers installed on the polymeric outer layer of the riser. We present results of four tests in real scale that demonstrated the viability of the system for an initial field test. Instrumentation strategies in riser and the variations of the signals detected are presented and discussed. The results showed that the vibrational signal has specific characteristics ensuring good detection reliability.

[pt] O solo grampeado ou solo pregado é uma técnica em que o reforço do maciço é obtido através da inclusão de elementos resistentes à tração, esforços cortantes e momentos de flexão. São apresentados a caracterização, instrumentação e monitoramento de uma escavação grampeada em uma encosta na cidade de Niterói (RJ). O talude possui altura superior a 30m em solo residual de gnaisse. A caracterização geotécnica compreendeu as fases de campo e laboratório. Para a caracterização de campo foram utilizados os dados de sondagens a percussão, mapeamento geológico- geotécnico e ensaios de arrancamento. No programa de vestigações de laboratório foram realizados ensaios com o objetivo obter parâmetros dos solos necessários ao estudo do desempenho da obra em solo grampeado. A instrumentação projetada foi composta por tell tales, inclinômetros e grampos instrumentados com strain gages. As informações relativas ao monitoramento demonstram que os tell tales comportam-se qualitativamente equivalente aos inclinômetos. Os grampos instrumentados permitiram o acompanhamento das cargas ao longo do processo de escavação. Adicionalmente foram realizadas simulações numéricas em termos de equilíbrio limite, que permitiram avaliar o fator da segurança da escavação ao longo da obra, e tensão deformação que reproduziram os deslocamentos na encosta e cargas nos grampos com erro em torno de 25%. O conhecimento do comportamento de um maciço de solo grampeado é fundamental para o aprimoramento das técnicas de projeto e execução de solo grampeado. / [en] Soil Nailing is a technique where the slope stability is gotten through traction resistant elements (nails). This research shows the characterization,instrumentation and monitoring of a high wall soil nailed excavation in Niterói (RIO DE JANEIRO). The slope heights more than 30m and the soil was characterized as residual gneiss. The geotechnical caracterization was divided into field and laboratory phases. The field data used was SPT test, geotechnical mapping and pull-out tests. The laboratory tests were selected to inquiry parameters to evaluate the behavior of a soil nailed wall. The designed instrumentation was composed of tell tales, inclinometers and nails with strain gauges. The comparative analyses show that the results obtaneid through tell tales are similar to those obtanied by the inclinometers. The instrumented nails had allowed to monitoring the development of loads during the soil excavation. Additionally, numerical simulations had been carried out to evaluate the safety factor during the excavation, and to predict displacements and loads in the nails with an error around 25%. The knowledge of the behavior of soil nailed excavation is essential for the desing and improvement of this technique.

[pt] A crescente urbanização vem gerando grandes e médias cidades, que sem o devido planejamento urbano, enfrentam problemas cotidianos. Dentre esses problemas podem-se destacar aqueles ligados a mobilidade, que mostram que o atual modelo de circulação é caro e impactante. Torna-se assim evidente a necessidade de repensar a mobilidade urbana, incentivando a utilização e evolução de meios de transporte coletivos de qualidade e ambientalmente sustentáveis, contribuindo dessa forma para o desenvolvimento das cidades e para a qualidade de vida de sua população. Uma opção para melhorar a mobilidade é o VLT (Veículo Leve sobre Trilhos) que opera por força da eletricidade, induz a renovação urbana, e atrai usuários de outros transportes coletivos e do transporte individual, contribuindo desta forma para a implantação de uma mobilidade urbana mais sustentável e inclusiva. Deste modo, em 2014 foi iniciado o projeto de implantação de VLT na região central do Rio de Janeiro, e neste trabalho é apresentada a ferramenta de monitoramento de obras criada e utilizada em sua execução. Após análises da ferramenta é possível concluir que este modelo atendeu bem a seus propósitos, principalmente na etapa de planejamento, apresentando um meio de medir o progresso de construção de fácil compreensão, com amplo alcance dentre os gerentes do projeto e online, necessidades crescentes na indústria da construção. Sendo assim, este estudo demonstra um caráter atual, ao tentar desenvolver uma ferramenta que atende a uma demanda na indústria da construção, e inovador já que poucos estudos neste tema foram realizados na construção do VLT. / [en] The increasing urbanization has generated large and medium cities, which without proper urban planning, face daily problems. Among these problems can be detach those linked to mobility, which shows that the current circulation model is expensive and impactful. Becomes evident the need to rethink the urban mobility, encouraging the use and evolution of quality and sustainable means of transportation, thus contributing to the cities development and to the population life quality. An option to improve the mobility is the tramway that operates by electricity force, induces urban renewal, and attracts other collective transportation modes and individual transportation users, thus contributing to a more sustainable and inclusive urban mobility implantation. In this way, in 2014 was started the tramway implantation project in the central zone of Rio de Janeiro, and in this work it is presented a construction work monitoring tool created and used in your execution. After the tool analyses it is possible to conclude that this model served its purposes, mainly in the planning stage, presenting a way to measure the construction progress easy to understand, with wide reach between the project managers and online, construction industry growing needs. Therefore, this study demonstrate itself current, when try to develop a tool that meets a construction industry demand, and innovative since few studies in this theme were realized in the tramway construction.

[pt] Com a crescente demanda por maior capacidade na transmissão de dados, uma solução tem sido estudada para transmissão de rádio sobre fibra combinando múltiplos canais de dados sobre a portadora óptica na rede de acesso baseada em multiplexação por sub-portadoras. Ademais, essa rede de acesso é comumente ramificada na forma de uma rede óptica passiva. Monitoramento desses enlaces em fibra é, então, cada vez mais importante. A tecnologia atual de reflectometria óptica no domínio do tempo utilizada para monitoramento opera em um comprimento de onda óptico separado e possui ampla largura de banda de detecção, tornando-se relativamente cara. A busca por uma alternativa de monitoramento de alta precisão e baixo custo é de suma importância para a oferta de transmissão com garantia de qualidade de serviço. Neste trabalho, o uso de multiplexação por sub-portadoras é explorado, incorporando uma técnica de monitoramento de varredura de tom de baixa frequência na transmissão de dados. Um modelo matemático para a resposta em frequência do enlace foi derivado e a localização e a intensidade de uma falha são estimadas através da comparação com a amplitude e a fase detectadas da luz retroespalhadaa medida em que é feita uma varredura de frequência do sinal de monitoramento, aplicando-se um algoritmo de minimos quadrados. O modelo proposto considera que a medida do enlace antes da ocorrência de uma falha é conhecida. Uma única falha nova pode então ser detectada com precisão e sua posição e intensidade são estimadas da maneira descrita. / [en] With ever growing demand for higher capacity in data transmission, a solution has been proposed for analog Radio over Fiber transmission, combining several data channels over the optical carrier in the access network using Sub-Carrier Multiplexing (SCM). Furthermore, this access network is often branched in the form of a passive optical network (PON). Monitoring such fiber links is thus increasingly important. Current optical time domain reflectometry (OTDR) technology used for monitoring operates at a separate optical wavelength and has wide bandwidth detection, making it relatively costly. The pursuit of a low cost, high precision monitoring alternative is of paramount importance for cost effective quality of service (QoS) improvement. In this work employment of SCM for data multiplexing is exploited embedding a low frequency tone sweep monitoring technique into data transmission. A mathematical model for the frequency response of the link was derived and the fault location and intensity is estimated through comparison with acquired amplitude and phase of the backscattered light for the varying frequency by applying a simple least mean squared (LMS) algorithm. The modeling suggested requires that measurement of the link prior to the occurrence of a fault is known. A single new fault can then be accurately detected and its position and intensity estimated in the way described.