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Submitted by Maria Suzana Diniz (msuzanad@hotmail.com) on 2015-11-06T13:34:11Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 8252204 bytes, checksum: ee6c84ddd82f31470862718d3b1b3abc (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-06T13:34:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 8252204 bytes, checksum: ee6c84ddd82f31470862718d3b1b3abc (MD5) Previous issue date: 2015-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work a characterization of harmonic content in residential electrical systems through a set of measurements over various periods of time is performed. For each reported case it was a statement of charges that make up the installation and an individual analysis of each of them as a way to assess their influence on the harmonic behavior of the installation as a whole. / Neste trabalho é realizada uma caracterização do conteúdo harmônico em instalações elétricas residenciais por meio de um conjunto de medições realizadas por diversos períodos de tempo. Para cada caso avaliado fez-se um levantamento das cargas que compõem a instalação e uma análise individual de cada uma delas como forma de avaliar sua influência no comportamento harmônico da instalação como um todo.

Submitted by Cristhiane Guerra (cristhiane.guerra@gmail.com) on 2017-01-26T15:09:50Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2406047 bytes, checksum: 59f32e05e759280c4daa39da945d2707 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-26T15:09:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2406047 bytes, checksum: 59f32e05e759280c4daa39da945d2707 (MD5) Previous issue date: 2016-07-27 / To know the disorders that affect the distribution networks originating from a power utility consumers and its evolution to the power substations, comparing measurements with literature and standards exercise. Material and Methods: We conducted three stages of measurement and analysis, using a three-phase digital analyzer, was measured the harmonic profile in different feeders of a substation for seven days each, then held the same measurement in a single residence and then this residence investigated the generators appliance harmonics. Results: In the first step, measuring feeders, they had low THD's voltage and current within the limits of standard, single-family residence already had maximum voltage THD equal to 2.84 and a maximum THD current 28.7. There was predominance of 3rd and 5th harmonic voltage and the 3rd, 5th and 7th harmonic current, with a few moments of supremacy of the 2nd harmonic. Investigating the appliance, the less power with switching power supplies introduces the greatest amount of harmonics on the network. Conclusion: distribution transformers filter low voltage harmonics, serving as a barrier to the medium voltage, which were not detected significant harmonics. The measurements reveal that in any case there was a violation of the voltage THD, in either whole or individual above the limits established by regulation, yet for the current THD presented several times above acceptable limits when analyzing the low voltage. The study shows that for power substation harmonic consumers do not evolve to the middle / high voltage. / Conhecer os distúrbios, originados dos consumidores, que acometem as redes de distribuição de uma concessionária de energia, bem como sua evolução até as subestações de energia, comparando, ainda, as medições com a literatura e as normas em exercício. Material e Método: Foram realizados três estágios de medições e análises, utilizando-se um analisador digital trifásico. Mediu-se o perfil de harmônicas em diferentes alimentadores de uma subestação, durante sete dias cada um, posteriormente realizou-se a mesma medição em uma única residência e em seguida, investigou-se, nessa mesma residência, os eletrodomésticos geradores de harmônicas. Resultados: Na primeira etapa, a medição dos alimentadores apresentou baixos THD’s de tensão e corrente dentro dos limites em norma; já a residência unifamiliar apresentou THD máximo de tensão igual a 2,84 e um THD máximo de corrente de 28,7. Observou-se predominância das 3ª e 5ª harmônicas de tensão e das 3ª, 5ª e 7ª harmônicas de corrente, com alguns momentos de supremacia da 2ª harmônica. Investigando os eletrodomésticos, constatou-se que os de menor potência com fontes chaveadas introduzem a maior quantidade de harmônicas na rede. Conclusão: Os transformadores de distribuição filtram as harmônicas de baixa tensão, servindo como uma barreira para a média tensão, onde não foram detectadas harmônicas consideráveis. As medições revelam que em nenhum caso houve violação do THD de tensão, nem total nem individual, acima dos limites estabelecidos por norma. Contudo, o THD de corrente apresentou diversos momentos acima dos limites aceitáveis quando analisada a baixa tensão. O estudo demonstra que, na subestação de energia, as harmônicas dos consumidores não evoluem até a média/alta tensão.

A segurança da informação, a diversidade de rotas entre os dispositivos da rede, o acesso ao meio de modo determinístico e isento de colisões e a mudança de canal frequente tornam a comunicação no protocolo WirelessHART robusta e confiável para utilização em meio industrial. Entretanto, para adoção crescente dessa tecnologia, é necessário que os fabricantes de sensores e atuadores industriais desenvolvam dispositivos WirelessHART. Disto surge a necessidade de criação de ferramentas capazes de auxiliar o desenvolvimento e depuração destes novos dispositivos de rede. O Analisador de rede WirelessHART é, sem dúvida, uma delas. Diversas abordagens são propostas para a análise de redes WirelessHART. Entretanto, em todas elas a utilização de um microcomputador como elemento do sistema inviabiliza sua utilização em campo. A presença de cabos, armazenamento local dos dados e exigência de baterias são alguns dos aspectos relevantes que devem ser levados em consideração quando o sistema precisa ser utilizado em campo. O presente trabalho propõe alternativas aos sistemas de análise de redes atuais apresentando duas propostas conceitualmente diferentes mas que cumprem os requisitos básicos para sua utilização em campo. Uma destas abordagens, baseada na proposta de integração entre um dispositivo de campo e o método inovador de captura de mensagens utilizando apenas um transceptor, é implementado como prova do conceito. / WirelessHART is a robust and reliable protocol for industrial environment usage because of its secure mechanism, the ability of programming several communication routes between network devices, and deterministic, free of collisions channel hopping medium access controller. However, in order to increase the adoption of this technology, it is necessary to increase the amount of WirelessHART manufacturers to develop industrial sensors and actuators devices. This leads to the necessity of create tools that will assist the development and debugging of new network compliant devices. The WirelessHART network analyzer is undoubtedly one of these tools. Various approaches are being proposed for the analysis of WirelessHART networks. However, all of them make use of a microcomputer as an element of the whole system and this difficults their use in real field applications. The presence of wires, lack of local data storage and other aspects such as batteries limitations must be considered when the users intend to use analysis systems in field. This work proposes alternatives to current analysis networks systems by presenting two conceptually different proposals that meet the basic requirements for the use in the field. One of them is based on the proposed integration between a field device and an innovative method of capturing messages using only one transceiver, which is implemented as proof of concept.

O uso de redes sem fio no ambiente industrial está crescendo cada vez mais devido às vantagens que estas redes apresentam comparadas aos sistemas cabeados. No entanto, é necessário que as redes sem fio apresentem a mesma robustez que as redes cabeadas. Para isso, é necessário garantir o enlace de rádio frequência entre os dispositivos e também é preciso que a rede atenda aos requisitos de comunicação em tempo real. O protocolo WirelessHART foi criado em 2007, sendo o primeiro padrão aberto de comunicação sem fio especialmente desenvolvido para ambientes industriais. Esse protocolo vem ganhando cada vez mais aplicabilidade na indústria devido à sua alta confiabilidade e robustez. Por se tratar de um protocolo recente, ainda existem muitas pesquisas em andamento, sendo uma das áreas relacionada a ferramentas para análise e monitoramento da rede. Tais ferramentas têm como objetivo principal capturar as mensagens que trafegam na rede, ou seja, atuam como um sniffer. No entanto, o protocolo WirelessHART apresenta algumas peculiaridades quando comparado a outras redes sem fio, como por exemplo, o uso de 15 canais diferentes. Devido a isso, muitos sniffers já propostos para redes sem fio não podem ser utilizados, pois capturam dados em apenas uma frequência. Outra questão está relacionada ao monitoramento de redes já instaladas, onde os dispositivos podem se encontrar em locais de difícil acesso. Dessa forma, é necessário que a ferramenta tenha mobilidade, ou seja, não necessite estar conectada a um computador, por exemplo. Então, uma vez que ainda não existe uma ferramenta de monitoramento ideal para redes WirelessHART, este trabalho propõe um nova ferramenta, que apresenta vantagens, tais como: captura de dados nos 15 canais utilizando apenas um receptor de rádio, armazenamento local dos dados capturados utilizando um cartão de memória e medição da energia nos canais, para obter informações a respeito de interferências na rede. Além disso, uma aplicação offline de análise dos dados apresenta estatísticas e análises a respeito dos dados capturados. Este trabalho apresenta alguns conceitos teóricos importantes a respeito do protocolo e os detalhes da implementação da ferramenta. Os resultados obtidos mostram que a ferramenta está atuando corretamente como um sniffer e está realizando a detecção de interferências na rede. Um estudo de caso mostra o comportamento da rede WirelessHART coexistindo com o padrão IEEE 802.11. / The use of wireless networks in industrial environment is growing due to the advantages of these networks compared to wired systems. However, the wireless networks must have the same robustness that wired networks. It is necessary to ensure the link between devices and it is also necessary that the network meets the requirements of real-time communication. The WirelessHART protocol was created in 2007, and it is the first open wireless communication standard specifically designed for industrial environments. This protocol has been gaining increasing applicability in industry due to its high reliability and robustness. Because it is a recent protocol, there are still many ongoing researches. One of them is related to tools for analyzing and monitoring the network. Such tools have the main objective to capture the messages that travel on the network, acting as a sniffer. However, the WirelessHART protocol has some peculiarities as compared to other wireless networks, such as the use of 15 different channels. Because of this, many sniffers already proposed for wireless networks can not be applied, because they capture data on only one frequency. Another issue is related to the monitoring networks already installed, where devices can be found in places of difficult access. Thus, it is necessary that the tool has mobility, i.e., does not need to be connected to a computer, for example. So, since there is still no ideal monitoring tool for WirelessHART networks, this paper proposes a new tool, which has advantages such as: data capture in 15 channels using only one radio receiver, local storage of captured data using a memory card and measuring the energy in the channels for getting information about interference in the network. In addition, an offline application presents statistics and analysis about the captured data. This paper presents some important theoretical concepts about the protocol and implementation details of the tool. The results show that the tool is working properly as a sniffer and it’s performing the interference detection in the network . A case study shows the behavior of the WirelessHART network coexisting with IEEE 802.11 standard.

A segurança da informação, a diversidade de rotas entre os dispositivos da rede, o acesso ao meio de modo determinístico e isento de colisões e a mudança de canal frequente tornam a comunicação no protocolo WirelessHART robusta e confiável para utilização em meio industrial. Entretanto, para adoção crescente dessa tecnologia, é necessário que os fabricantes de sensores e atuadores industriais desenvolvam dispositivos WirelessHART. Disto surge a necessidade de criação de ferramentas capazes de auxiliar o desenvolvimento e depuração destes novos dispositivos de rede. O Analisador de rede WirelessHART é, sem dúvida, uma delas. Diversas abordagens são propostas para a análise de redes WirelessHART. Entretanto, em todas elas a utilização de um microcomputador como elemento do sistema inviabiliza sua utilização em campo. A presença de cabos, armazenamento local dos dados e exigência de baterias são alguns dos aspectos relevantes que devem ser levados em consideração quando o sistema precisa ser utilizado em campo. O presente trabalho propõe alternativas aos sistemas de análise de redes atuais apresentando duas propostas conceitualmente diferentes mas que cumprem os requisitos básicos para sua utilização em campo. Uma destas abordagens, baseada na proposta de integração entre um dispositivo de campo e o método inovador de captura de mensagens utilizando apenas um transceptor, é implementado como prova do conceito. / WirelessHART is a robust and reliable protocol for industrial environment usage because of its secure mechanism, the ability of programming several communication routes between network devices, and deterministic, free of collisions channel hopping medium access controller. However, in order to increase the adoption of this technology, it is necessary to increase the amount of WirelessHART manufacturers to develop industrial sensors and actuators devices. This leads to the necessity of create tools that will assist the development and debugging of new network compliant devices. The WirelessHART network analyzer is undoubtedly one of these tools. Various approaches are being proposed for the analysis of WirelessHART networks. However, all of them make use of a microcomputer as an element of the whole system and this difficults their use in real field applications. The presence of wires, lack of local data storage and other aspects such as batteries limitations must be considered when the users intend to use analysis systems in field. This work proposes alternatives to current analysis networks systems by presenting two conceptually different proposals that meet the basic requirements for the use in the field. One of them is based on the proposed integration between a field device and an innovative method of capturing messages using only one transceiver, which is implemented as proof of concept.

Software engineers will possibly never see the perfect source code in their lifetime, but they are seeing much better analysis tools for finding defects in software. The approaches used in static code analysis emerged from simple code crawling to usage of statistical and probabilistic frameworks. This work presents a new technique that incorporates machine learning and information visualization into static code analysis. The technique learns patterns in a program’s source code using a normalized compression distance and applies them to classify code fragments into faulty or correct. Since the classification frequently is not perfect, the training process plays an essential role. A visualization element is used in the hope that it lets the user better understand the inner state of the classifier making the learning process transparent. An experimental evaluation is carried out in order to prove the efficacy of an implementation of the technique, the Code Distance Visualizer. The outcome of the evaluation indicates that the proposed technique is reasonably effective in learning to differentiate between faulty and correct code fragments, and the visualization element enables the user to discern when the tool is correct in its output and when it is not, and to take corrective action (further training or retraining) interactively, until the desired level of performance is reached.

Impedance spectroscopy (IS) is a powerful and sophisticated tool to characterize intrinsic electrical properties of any materials and its interface, measuring the electric and transport properties of the materials, investigating the mechanism of electrochemical reaction etc. The fundamental principle of IS is the measurement of the impedance (equivalent to resistance in DC analysis) of the system under investigation over a wide frequency range. The IS study provides quantitative information about the conductance, the dielectric coefficient, the static properties of the interfaces like contact resistance, and its dynamic change due to adsorption or charge transfer phenomenon. Commercial Impedance analyzers that are available today are bulky and cannot be carried or deployed at remote locations for monitoring so easily, also such systems are expensive. Though IS concept is not new, standard Impedance analyzers are interfaced to the computer and require detailed analysis of the data by experts. Advancement in data conversion and signal processing is opening up opportunities for handheld smart devices. Hence it is felt that there is a need to develop a versatile low cost, portable (handheld) impedance analyzer instrument which can be used to characterize non linear materials like semiconductors, biological objects, and electrochemical samples. The instrument should be capable accepting test parameters using a touch screen based keypad and display test results on a Graphical LCD for quick analysis. Hence a standalone handheld instrument is designed to work independently without any PC control. The designed instrument consists of Digital Direct Synthesis (DDS) signal generator, a constant current source, Analog to digital convertor, Microcontroller to control frequency sweep parameters and acquire data, TFT Graphics LCD for displaying various plots, touch screen user interface to input sweep parameters and data storage section for offline analysis of obtained data. The instrument is designed to work on a battery or a regulated power supply. The instrument has options to display Nyquist plot, capacitance versus frequency plot, real and imaginary value of impedance versus frequency plot etc. Experimental investigations are conducted using this instrument on few passive components like resistor, inductor, capacitor and combinations. The instrument is also used to monitor the performance of polyimide based capacitive humidity sensor and its characteristics like sensitivity, linearity, repeatability and hysteresis. The measurement accuracy of the impedance varies from 0.7% to 4.67% depending on the impedance range. Bio impedance measurements are carried out on biological samples like Banana and the measured values are compared with the standard LCR meter. The bio impedance measurements are repeatable and comparable with the standard LCR meter readings and it is found to be within ±1% accuracy at the calibrated frequency. The instrument is also validated using industry standard Gauge R & R procedure to understand the repeatability and reproducibility of the instrument. The instrument exhibited good Repeatability and Reproducibility in current mode excitation than voltage mode excitation and Gauge R & R is 55% with P/T ratio is less than 2.5%.

A segurança da informação, a diversidade de rotas entre os dispositivos da rede, o acesso ao meio de modo determinístico e isento de colisões e a mudança de canal frequente tornam a comunicação no protocolo WirelessHART robusta e confiável para utilização em meio industrial. Entretanto, para adoção crescente dessa tecnologia, é necessário que os fabricantes de sensores e atuadores industriais desenvolvam dispositivos WirelessHART. Disto surge a necessidade de criação de ferramentas capazes de auxiliar o desenvolvimento e depuração destes novos dispositivos de rede. O Analisador de rede WirelessHART é, sem dúvida, uma delas. Diversas abordagens são propostas para a análise de redes WirelessHART. Entretanto, em todas elas a utilização de um microcomputador como elemento do sistema inviabiliza sua utilização em campo. A presença de cabos, armazenamento local dos dados e exigência de baterias são alguns dos aspectos relevantes que devem ser levados em consideração quando o sistema precisa ser utilizado em campo. O presente trabalho propõe alternativas aos sistemas de análise de redes atuais apresentando duas propostas conceitualmente diferentes mas que cumprem os requisitos básicos para sua utilização em campo. Uma destas abordagens, baseada na proposta de integração entre um dispositivo de campo e o método inovador de captura de mensagens utilizando apenas um transceptor, é implementado como prova do conceito. / WirelessHART is a robust and reliable protocol for industrial environment usage because of its secure mechanism, the ability of programming several communication routes between network devices, and deterministic, free of collisions channel hopping medium access controller. However, in order to increase the adoption of this technology, it is necessary to increase the amount of WirelessHART manufacturers to develop industrial sensors and actuators devices. This leads to the necessity of create tools that will assist the development and debugging of new network compliant devices. The WirelessHART network analyzer is undoubtedly one of these tools. Various approaches are being proposed for the analysis of WirelessHART networks. However, all of them make use of a microcomputer as an element of the whole system and this difficults their use in real field applications. The presence of wires, lack of local data storage and other aspects such as batteries limitations must be considered when the users intend to use analysis systems in field. This work proposes alternatives to current analysis networks systems by presenting two conceptually different proposals that meet the basic requirements for the use in the field. One of them is based on the proposed integration between a field device and an innovative method of capturing messages using only one transceiver, which is implemented as proof of concept.

O uso de redes sem fio no ambiente industrial está crescendo cada vez mais devido às vantagens que estas redes apresentam comparadas aos sistemas cabeados. No entanto, é necessário que as redes sem fio apresentem a mesma robustez que as redes cabeadas. Para isso, é necessário garantir o enlace de rádio frequência entre os dispositivos e também é preciso que a rede atenda aos requisitos de comunicação em tempo real. O protocolo WirelessHART foi criado em 2007, sendo o primeiro padrão aberto de comunicação sem fio especialmente desenvolvido para ambientes industriais. Esse protocolo vem ganhando cada vez mais aplicabilidade na indústria devido à sua alta confiabilidade e robustez. Por se tratar de um protocolo recente, ainda existem muitas pesquisas em andamento, sendo uma das áreas relacionada a ferramentas para análise e monitoramento da rede. Tais ferramentas têm como objetivo principal capturar as mensagens que trafegam na rede, ou seja, atuam como um sniffer. No entanto, o protocolo WirelessHART apresenta algumas peculiaridades quando comparado a outras redes sem fio, como por exemplo, o uso de 15 canais diferentes. Devido a isso, muitos sniffers já propostos para redes sem fio não podem ser utilizados, pois capturam dados em apenas uma frequência. Outra questão está relacionada ao monitoramento de redes já instaladas, onde os dispositivos podem se encontrar em locais de difícil acesso. Dessa forma, é necessário que a ferramenta tenha mobilidade, ou seja, não necessite estar conectada a um computador, por exemplo. Então, uma vez que ainda não existe uma ferramenta de monitoramento ideal para redes WirelessHART, este trabalho propõe um nova ferramenta, que apresenta vantagens, tais como: captura de dados nos 15 canais utilizando apenas um receptor de rádio, armazenamento local dos dados capturados utilizando um cartão de memória e medição da energia nos canais, para obter informações a respeito de interferências na rede. Além disso, uma aplicação offline de análise dos dados apresenta estatísticas e análises a respeito dos dados capturados. Este trabalho apresenta alguns conceitos teóricos importantes a respeito do protocolo e os detalhes da implementação da ferramenta. Os resultados obtidos mostram que a ferramenta está atuando corretamente como um sniffer e está realizando a detecção de interferências na rede. Um estudo de caso mostra o comportamento da rede WirelessHART coexistindo com o padrão IEEE 802.11. / The use of wireless networks in industrial environment is growing due to the advantages of these networks compared to wired systems. However, the wireless networks must have the same robustness that wired networks. It is necessary to ensure the link between devices and it is also necessary that the network meets the requirements of real-time communication. The WirelessHART protocol was created in 2007, and it is the first open wireless communication standard specifically designed for industrial environments. This protocol has been gaining increasing applicability in industry due to its high reliability and robustness. Because it is a recent protocol, there are still many ongoing researches. One of them is related to tools for analyzing and monitoring the network. Such tools have the main objective to capture the messages that travel on the network, acting as a sniffer. However, the WirelessHART protocol has some peculiarities as compared to other wireless networks, such as the use of 15 different channels. Because of this, many sniffers already proposed for wireless networks can not be applied, because they capture data on only one frequency. Another issue is related to the monitoring networks already installed, where devices can be found in places of difficult access. Thus, it is necessary that the tool has mobility, i.e., does not need to be connected to a computer, for example. So, since there is still no ideal monitoring tool for WirelessHART networks, this paper proposes a new tool, which has advantages such as: data capture in 15 channels using only one radio receiver, local storage of captured data using a memory card and measuring the energy in the channels for getting information about interference in the network. In addition, an offline application presents statistics and analysis about the captured data. This paper presents some important theoretical concepts about the protocol and implementation details of the tool. The results show that the tool is working properly as a sniffer and it’s performing the interference detection in the network . A case study shows the behavior of the WirelessHART network coexisting with IEEE 802.11 standard.