Em Projetos de Eficiência Energética, como Diagnósticos Energéticos, a identificação de fontes de perdas de energia exige uma alta carga horária de trabalho devido à necessidade de se fazer análises detalhadas e precisas dos dados de produção e de medição, para depois propor melhorias que visem reduzir ou eliminar essas fontes. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo avaliar ferramentas que possam otimizar o tempo de Avaliação de Perdas Energéticas em projetos de Diagnóstico Energético. Neste trabalho, duas ferramentas foram avaliadas, o EVSM-Energy Value Streaming Mapping e o MEFA-Material and Energy Flow Analysis. As ferramentas foram aplicadas em um Estudo de Caso e os resultados foram avaliados em relação à análise feita pelo Método de Avaliação de Perdas Energéticas utilizado atualmente pelo Instituto SENAI de Tecnologia em Automação de Goiás. Em relação ao objetivo do trabalho, as ferramentas não otimizaram o tempo de Avaliação de Perdas Energética, já que para a construção dos mapas, são necessárias informações geradas pelas análises detalhadas dos dados de medição e de produção, atividades que consomem mais tempo e que são realizadas no Método atualmente utilizado pelo Instituto SENAI de Tecnologia. Apesar das ferramentas não terem otimizado o tempo de execução da etapa de Avaliação de Perdas Energéticas, elas, por serem ferramentas gráficas, ofereceram uma visão sistêmica e organizada dos fluxos de recursos através dos processos industriais, o que facilitou a visualização das fontes de perdas e a compreensão dos fluxos de energia. O EVSM por ser uma ferramenta mais completa e que possibilita a modelagem do fluxo de vários recursos, tem grande potencial de se tornar um padrão para ser utilizado nos projetos de eficiência energética complementando e agregando maior valor nos Diagnósticos Energéticos realizados pelo Instituto.

O principal objetivo deste trabalho é apresentar uma análise de desempenho de algoritmos de compressão de imagens, levando em consideração a energia demandada por eles. Em outras palavras, além dos critérios comumente utilizados para avaliar o desempenho de algoritmos de compressão de imagens (e.g., taxa-distorção), este trabalho também irá considerar uma variável custo em termos de energia (i.e., taxa-distorção-energia). Uma avaliação desse tipo pode permitir que a escolha de um algoritmo de compressão de imagens para operar em sistemas com restrição de energia (e.g., satélites de sensoriamento remoto) seja mais apropriada. Sabe-se que uma análise envolvendo o gasto de energia de um algoritmo apresentará resultados que dependerão do hardware que o executa. Por isso, o estudo feito por esse trabalho irá abordar o assunto considerando questões importantes da esfera da computação, onde alguns experimentos irão envolver plataformas de processamento com características distintas. Também é sabido que os processadores mais recentes permitem o processamento paralelo de operações. Quando utilizado, esse recurso é capaz de aumentar a eficiência do algoritmo em termos de tempo de processamento e gasto de energia. Por outro lado, os algoritmos de compressão de imagens mais utilizados, foram desenvolvidos sob a óptica do processamento sequencial de operações (assim como suas implementações mais usuais). Dito isso, este trabalho também irá avaliar o ganho de desempenho que é possível alcançar ao se perseguir a criação de algoritmos de compressão que façam uso do recurso de processamento paralelo. Os resultados das análises apontam para um aumento significativo do desempenho dos algoritmos analisados, em termos de tempo de processamento e gasto de energia, quando utilizado o recurso de processamento paralelo. Além disso, será possível analisar de que forma as estratégias de compressão adotadas pelos algoritmos que serão analisados irão impactar no consumo de energia do sistema.

A Identificação por radiofrequência (Radio Frequency Identification - RFID) tem revolucionado a forma de identificar objetos, sendo usada desde aplicações de controle de estoques até o processo automatizado de pagamentos. Sua ampla aceitação e aplicabilidade tem estimulado pesquisadores a criar cada vez mais aplicações. Um problema chave da RFID são as colisões que ocorrem na identificação por meio dos protocolos de acesso múltiplo. Como, na prática, um leitor precisa identificar várias etiquetas em sua área de cobertura, algumas etiquetas podem responder ao mesmo tempo o que gera colisões e desperdício de recursos. Por este motivo, torna-se de grande valor um estudo abrangente sobre como melhorar a identificação das etiquetas de modo a reduzir o número de colisões. Além disso, aspectos como consumo de energia e tempo necessário para identificação também devem ser levados em consideração, uma vez que a utilização cada vez maior de dispositivos alimentados à bateria tem sido observada na prática. Esta tese investiga a categoria de protocolos anticolisão denominada Frame Slotted Aloha - FSA, pois é a categoria que possui maior potencial de utilização prática em sistemas RFID. Além disso, as diferentes métricas de análise de desempenho são também analisadas e categorizadas, uma vez que identificou-se que um conjunto de métricas devem ser observadas com o intuito de realizarem-se comparações justas com as propostas da literatura. Descobriu-se que a maioria das propostas não levam em consideração os aspectos chave de tempo e energia, assim como a característica de ser fácil de implementar e baixa complexidade. Esta tese propõe quatro algoritmos que visam diminuir o consumo de energia e o tempo do processo de identificação das etiquetas mantendo-se as características de baixa complexidade e similaridade com o padrão atual EpcGlobal Classe 1 Geração 2 (C1G2). O primeiro mecanismo visa diminuir a quantidade de respostas desnecessárias em cenários de localização e rastreamento. Os demais consistem em três propostas de algoritmos anticolisão para sistemas RFID. Os dois primeiros diferem na forma como o tamanho inicial de quadro é definido e como as colisões são tratadas, representando evoluções progressivas em direção a um melhor desempenho. O terceiro considera a ocorrência do efeito captura, o que traz a necessidade de mudanças no funcionamento do algoritmo anterior. Resultados de simulação mostram que os quatro mecanismos podem melhorar propostas existentes sem aumento de complexidade, resultando consequentemente em diminuição de recursos desperdiçados. Além disso também foram desenvolvidos dois softwares de apoio aos mecanismos propostos: nsRFIDsim e jRFIDsim. O primeiro trata-se de um módulo para o simulador ns-2 que simula um sistema RFID passivo. O segundo implementa uma proposta de benchmark para avaliação de desempenho de algoritmos anticolisão para RFID, visando fornecer para a comunidade científica uma forma padronizada de avaliar este tipo de algoritmo. / The Radio Frequency Identification - RFID has revolutionized the way objects are identified, being used in several areas, from inventory control applications to automated payment process. Its wide acceptance and applicability has stimulated researchers to create more and more new applications. One RFID key problem is the collisions on identification by means of multiple access protocols. Since generally, a reader needs to identify multiple tags in its coverage area, some tags tend to reply at the same time which can cause collision and waste of resources. For this reason a comprehensive study on how to improve the identification of tags in order to reduce the number of collisions becomes important. Additionally, issues such as energy consumption and time required for identification must also be taken into consideration, since an increasing use of battery-powered devices has been observed in practice. This thesis investigates the category of anti-collision protocols called Frame Slotted Aloha - FSA, as it is the category that has the greatest potential for practical use in RFID systems. Further analysis of the different performance metrics are also analyzed and categorized, since it was identified that a set of metrics must be observed in order to carry out up fair comparisons with the proposals found on the literature. It was found that most of the proposals do not consider the key aspects of time and energy as well as the characteristic of being easy to implement and having low complexity. This thesis proposes four algorithms aimed at reducing the consumption of energy and the time to identify the tags while maintaining the characteristics of low complexity and similarity to the current standard EPCglobal Class 1 Generation 2 (C1G2). The first mechanism aims to decrease the unnecessary answers in locating and tracking scenarios. The other ones consist of three proposals for anti-collision algorithms for RFID systems. They differ in how the initial size is defined and how collisions are resolved, representing progressive evolutions toward a better performance. The third one considers the occurrence of the capture effect, which brings the need for changes in the previous algorithm operation. Simulation results show that the four mechanisms can improve existing proposals without increasing complexity, resulting in consequent energy savings. In addition we have also developed two softwares to evaluate the proposed mechanisms: nsRFIDsim and jRFIDsim. The former is a module for the ns-2 simulator that simulates a passive RFID system. The second one implements a proposal for benchmark performance evaluation of anti-collision algorithms for RFID in order to provide to the scientific community a standardized way to assess this type of algorithm.

Cada vez mais o rastreamento do olhar tem sido usado para interação humano-computador em diversos cenários, como forma de interação (usualmente substituindo o mouse, principalmente para pessoas com deficiências físicas) ou estudo dos padrões de atenção de uma pessoa (em situações como fazendo compras no mercado, olhando uma página na internet ou dirigindo um carro). Ao mesmo tempo, dispositivos vestíveis tais quais pequenas telas montadas na cabeça e sensores para medir dados relativos à saúde e exercício físico realizado por um usuário, também têm avançado muito nos últimos anos, finalmente chegando a se tornarem acessíveis aos consumidores. Essa forma de tecnologia se caracteriza por dispositivos que o usuário usa junto de seu corpo, como uma peça de roupa ou acessório. O dispositivo e o usuário estão em constante interação e tais sistemas são feitos para melhorar a execução de uma ação pelo usuário (por exemplo dando informações sobre a ação em questão) ou facilitar a execução de várias tarefas concorrentemente. O uso de rastreadores de olhar em computação vestível permite uma nova forma de interação para tais dispositivos, possibilitando que o usuário interaja com eles enquanto usa as mãos para realizar outra ação. Em dispositivos vestíveis, o consumo de energia é um fator importante do sistema que afeta sua utilidade e deve ser considerado em seu design. Infelizmente, rastreadores oculares atuais ignoram seu consumo e focam-se principalmente em precisão e acurácia, seguindo a ideia de que trabalhar com imagens de alta resolução e frequência maior implica em melhor desempenho. Porém tratar mais quadros por segundo ou imagens com resolução maior demandam mais poder de processamento do computador, consequentemente aumentando o gasto energético. Um dispositivo que seja mais econômico tem vários benefícios, por exemplo menor geração de calor e maior vida útil de seus componentes eletrônicos. Contudo, o maior impacto é o aumento da duração da bateria para dispositivos vestíveis. Pode-se economizar energia diminuindo resolução e frequência da câmera usada, mas os efeitos desses parâmetros na precisão e acurácia da estimação do olhar não foram investigados até o presente. Neste trabalho propomos criar uma plataforma de testes, que permita a integração de alguns algoritmos de rastreamento de olhar disponíveis, tais como Starburst, ITU Gaze Tracker e Pupil, para estudar e comparar o impacto da variação de resolução e frequência na acurácia e precisão dos algoritmos. Por meio de um experimento com usuários analisamos o desempenho e consumo desses algoritmos sob diversos valores de resolução e frequência. Nossos resultados indicam que apenas a diminuição da resolução de 480 para 240 linhas (mantendo a proporção da imagem) já acarreta em ao menos 66% de economia de energia em alguns rastreadores sem perda significativa de acurácia. / Eye tracking has been used more and more in human-computer interaction in several scenarios, as a form of interaction (mainly replacing the mouse for the physically handicapped) or as a means to study attention patterns of a person (performing activities such as grocery shopping, reading web pages or driving a car). At the same time, wearable devices such as small head-mounted screens and health-related sensors, have improved considerably in these years, finally becoming accessible to mainstream consumers. This form of technology is defined by devices that an user uses alongside his body, like a piece of clothing or accessory. The device and the user are in constant interaction and such systems are usually made to improve the user\'s ability to execute a task (for example, by giving contextualized information about the task in question) or to facilitate the parallel execution of several tasks. The use of eye trackers in wearable computing allows a new form of interaction in these devices, allowing the user to interact with them while performing another action with his hands. In wearable devices, the energy consumption is an important factor of the system which affects its utility and must be considered in its design. Unfortunately, current eye trackers ignore energy consumption and instead mainly focus on precision and accuracy, following the idea that working with higher resolution and higher frequency images will improve performance. However, processing more frames, or larger frames, per second require more computing power, consequentially increasing energy expense. A device that is more economical has several benefits, such as less heat generation and a greater life-span of its components. Yet the greatest impact is the increased battery duration for the wearable devices. Energy can be saved by lowering the frequency and resolution of the camera used by the tracker, but the effect of these parameters in the precision and accuracy of eye tracking have not been researched until now. In this work we propose an eye tracking testing platform, that allows integration with existing eye tracking algorithms such as Starburst, ITU Gaze Tracker and Pupil, to study and compare the impact of varying the resolution and frequency of the camera on accuracy and precision of the algorithms. Through a user experiment we analyzed the performance and consumption of these algorithms under various resolution and frequency values. Our result indicate that only lowering the resolution from 480 to 240 lines (keeping the image aspect ratio) already amounts to a 66% energy economy in some trackers without any meaningful loss of accuracy.

Para lidar com o aumento dos custos de energia nos sistemas de produção e ações para minimizar impactos ambientais relacionados à geração de eletricidade através de combustíveis fósseis, o tema \"consumo de energia\" tornou-se um dos mais discutidos na indústria nos últimos anos (LI, 2015). Portanto, a redução do consumo de energia elétrica nos processos de fabricação é assunto fundamental para o segmento industrial nos dias atuais. Tal ação requer conhecimento sobre as demandas de energia de máquinas e todos os equipamentos envolvidos em um processo. Reduzir o consumo de energia nos processos de usinagem pode melhorar significativamente a produção de um modo sustentável (SCHUDELEIT; ZÜST; WEGENER, 2017). Para diminuir a demanda energética em processos de usinagem particularmente em máquinas-ferramentas (MFs), dados de consumo de energia devem ser obtidos para ajudar no planejamento de processos e também contribuir para melhorar a eficiência energética da máquina como um todo. Além disso, para atender à crescente demanda do mercado por máquinas mais eficientes e a competitividade global no setor de manufatura, fabricantes de MFs estão enfrentando grandes desafios para melhorar a produtividade e reduzir o consumo de energia (BEN JDIDIA et al., 2018). Considerando o aumento do preço da energia e a sustentabilidade industrial, o presente trabalho apresenta um estudo detalhado do consumo de energia em um centro de torneamento e sugere estratégias para reduzir o consumo de energia nas MFs. Os resultados obtidos, até agora, indicam que adaptar o comportamento operacional das MFs por meio de modos de operação inteligentes, adaptando a demanda de energia aos requisitos do processo específico parece ser um bom procedimento para reduzir o consumo de energia, tornando os processos e máquinas mais eficientes, melhorando assim a sustentabilidade dos processos de usinagem. / To deal with rising energy costs in production system and significant demands for minimizing environmental impacts related to the electricity generation using fossil fuels, the theme \"energy consumption\" has become one of the most discussed topics in the manufacturing industry in recent years (LI, 2015). Therefore, the reduction of energy consumption in manufacturing processes is a fundamental issue for the industrial segment nowadays. Such subject requires knowledge about the energy requirements from machines and all the involved equipment. Reducing energy consumption in machining processes can significantly improve sustainability in manufacturing (SCHUDELEIT; ZÜST; WEGENER, 2017). To reduce energy demand in machining processes, particularly in machine tools (MTs), energy consumption data must be obtained to help process-planning and contribute to improve machine efficiency. Moreover, to meet growing market demand for more efficient machines and global competitiveness in the manufacturing sector, MTs manufacturers are facing major challenges to improve productivity and reduce energy consumption (BEN JDIDIA et al., 2018). Considering the increasing energy requirements and industrial sustainability, the present research presents a comprehensive study of energy consumption in a Two-spindle Turning center and suggests strategies to reduce energy consumption in MTs as a whole. The results obtained, so far, indicates that optimizing the operational behavior of MTs through smart operation modes by adapting the power demand to the current production requirements seems to be a good procedure to reduce the energy consumption, making the processes and machines more efficient as well as improving environmental performance of machining processes.

Devido às tendências de crescimento da quantidade de dados processados e a crescente necessidade por computação de alto desempenho, mudanças significativas estão acontecendo no projeto de arquiteturas de computadores. Com isso, tem-se migrado do paradigma sequencial para o paralelo, com centenas ou milhares de núcleos de processamento em um mesmo chip. Dentro desse contexto, o gerenciamento de energia torna-se cada vez mais importante, principalmente em sistemas embarcados, que geralmente são alimentados por baterias. De acordo com a Lei de Moore, o desempenho de um processador dobra a cada 18 meses, porém a capacidade das baterias dobra somente a cada 10 anos. Esta situação provoca uma enorme lacuna, que pode ser amenizada com a utilização de arquiteturas multi-cores heterogêneas. Um desafio fundamental que permanece em aberto para estas arquiteturas é realizar a integração entre desenvolvimento de código embarcado, escalonamento e hardware para gerenciamento de energia. O objetivo geral deste trabalho de doutorado é investigar técnicas para otimização da relação desempenho/consumo de energia em arquiteturas multi-cores heterogêneas single-ISA implementadas em FPGA. Nesse sentido, buscou-se por soluções que obtivessem o melhor desempenho possível a um consumo de energia ótimo. Isto foi feito por meio da combinação de mineração de dados para a análise de softwares baseados em threads aliadas às técnicas tradicionais para gerenciamento de energia, como way-shutdown dinâmico, e uma nova política de escalonamento heterogeneity-aware. Como principais contribuições pode-se citar a combinação de técnicas de gerenciamento de energia em diversos níveis como o nível do hardware, do escalonamento e da compilação; e uma política de escalonamento integrada com uma arquitetura multi-core heterogênea em relação ao tamanho da memória cache L1. / Due to the growing need for high-performance computing along with higher volume of data to process, important changes are happening in computer architecture design. Parallel computing processors having hundreds or thousands of processing cores in a single chip are becoming a common solution, even for embedded systems. Power management becomes increasingly important, especially for mobile systems. A key challenge remaining open for these architectures is to perform the integration of application code, runtime scheduling and hardware control for power management. This thesis aims to present a method able to integrate these three aspects, by investigating techniques for optimizing performance versus power consumption in single-ISA heterogeneous multi-cores architectures implemented on FPGA. Our approach applies a data mining technique to analyze the application source-code, traditional techniques for power management, and an heterogeneity-aware scheduling policy. The main contributions are the combination of power management techniques at hardware, scheduling and compilation levels; a new scheduling policy along with a heterogeneous multi-core architecture relative to its L1 cache memory size determined offline and online.

Hipóteses teóricas estilizadas apontam para a existência de uma relação em U invertido entre renda e qualidade ambiental, crescente em um primeiro estágio do crescimento econômico e decrescente em um segundo estágio. Relação também conhecida como curva ambiental de Kuznets, do inglês Environmental Kuznets Curve, ou EKC. Diferente de uma infinidade de outras variáveis como o desmatamento e a qualidade da água. Hipóteses empíricas, no entanto, apontam a inexistência para o caso das emissões de poluentes provenientes do consumo de energia (especialmente emissão de carbono). Críticas tanto do ponto de vista teórica quanto da modelagem empírica econométrica apontam para uma série de pontos de falibilidade dos modelos típicos da EKC para tal erro. Essencialmente por serem modelos baseados em hipóteses estilizadas não modeladas que dependem de uma comprovação empírica baseada em modelos pouco robustos. O objetivo do presente é sugerir uma modelagem teórica mais consistente para a relação consumo de energia, qualidade ambiental e crescimento econômico. Para tal objetivo, foi feita uma extensão dos modelos de crescimento de Ramsey-Cass-Koopmans, incorporando as variáveis expressas. / Stylized theoretical hypothesis indicates the existence of an inverted-U shaped relationship between income and environmental quality, up growing in the first step of economic growth and down sloping in a second step. Relationship as well as know as Environmental Kuznets Curve, or simply EKC. However, differently from some other variables such as deforest and water quality, empirical evidences, indicates that for emissions from energy use (specially, carbon emissions) this relationship does not seems to apply. Critics from both views (theoretical and empirical) points up several motivations for EKC fallibility. Essentially because they are models based upon stylized hypothesis (non-proved) and depend upon weak constructed empirical econometrical models. The objective of the present study is suggesting a robust theoretical model for the relationship between economic growth, energy consumption and environmental quality. For the referred objective it has been done a extension of the Ramsey- Cass-Koopmans growth models incorporating the energy and environmental quality.

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.

Energy conservation is a main concern in Wireless Sensor Networks (WSN). To reduce energy consumption it is important to know how it is spent and how much is available during the node and network operation. Several previous works have proposed energy consumption models focused on the communication module, while neglecting the processing and sensing activities. Other works presented more complex and complete models, but lacked experiments to demonstrate their accuracy in real deployments. The main objective of this work is to design and to evaluate an accurate energy consumption model for WSN, which considers the sensing, processing, and communication modules usage. This model was used to implement two energy consumption prediction mechanism. One mechanism is based in Markov chains and the other one is based in time series analysis. The metrics to evaluate the model and prediction mechanisms performance were: energy consumption estimation accuracy, energy consumption prediction accuracy, and node\'s communication and processing resources usage. The energy consumption prediction mechanisms performance was compared using two implementation schemes: running the prediction algorithm in the sensor node and running the prediction algorithm in a Software-Defined Networking controller. The implementation was conducted using IT-SDN, a Software-Defined Wireless Sensor Network framework. For the evaluation, simulation and emulation used COOJA, while testbed experiments used TelosB devices. Results showed that considering the sensing, processing, and communication energy consumption into the model, it is possible to obtain an accurate energy consumption estimation for Wireless Sensor Networks. Also, the use of a Software-Defined Networking controller for processing complex prediction algorithms can improve the prediction accuracy. / A conservação da energia é uma das principais preocupações nas Redes de Sensores Sem Fio (WSN, do inglês Wireless Sensor Networks). Para reduzir o consumo de energia, é importante saber como a energia é gasta e quanta energia há disponível durante o funcionamento da rede. Diversos trabalhos anteriores propuseram modelos de consumo de energia focados no módulo de comunicação, ignorando o consumo por tarefas de processamento e sensoriamento. Outros trabalhos apresentam modelos mais completos e complexos, mas carecem de experimentos que demonstrem a exatidão em dispositivos reais. O objetivo principal deste trabalho é projetar e avaliar um modelo de consumo de energia para WSN que considere o consumo por sensoriamento, processamento e comunicação. Este modelo foi utilizado para implementar dois mecanismos de previsão de consumo de energia, um deles baseado em cadeias de Markov e o outro baseado em séries temporais. As métricas para avaliar o desempenho do modelo e dos mecanismos de previsão de consumo de energia foram: exatidão da estimativa de consumo de energia, exatidão da previsão de consumo de energia e uso dos recursos de comunicação e processamento do nó. O desempenho dos mecanismos de previsão de consumo de energia foram comparados utilizando dois esquemas de implementação: rodando o algoritmo de previsão no nó sensor e rodando o algoritmo de previsão em um controlador de rede definida por software. A implementação foi conduzida utilizando IT-SDN, um arcabouço de desenvolvimento de redes de sensores sem fio definidas por software. A avaliação foi feita com simulações e emulações utilizando o simulador COOJA e ensaios com dispositivos reais utilizando o TelosB. Os resultados mostraram que considerando o consumo de energia por sensoriamento, processamento e communicação, é possivel fazer uma estimativa de consumo de energia em redes de sensores sem fio com uma boa exatidão. Ainda, o uso de um controlador de rede definida por software para processamento de algoritmos de previsão complexos pode aumentar a exatidão da previsão.

BIZARRIA, J. W. P. Leitura automatizada de medidores de consumo de energia elétrica eletromecânicos. 2006. 255 f. Tese (Doutorado) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2006. Este trabalho aborda o projeto conceitual de um sistema voltado para a leitura automatizada de medidores de consumo de energia elétrica eletromecânicos, residenciais, com transdutores por indução acoplados a registradores mecânicos ciclométricos, sendo esse sistema denominado de Sistema Automatizado para Leitura de Medidores Eletromecânicos (SALME). Nessa abordagem, são explorados conceitos que visam contribuir para a evolução desse tipo de medidor e de outros, aos quais esses conceitos possam ser estendidos. Os elementos desse sistema oferecem contribuição voltada para a busca de soluções dos atuais problemas existentes, principalmente no que se refere à automatização dos processos de aquisição de dados do consumo de energia elétrica, e no combate às fraudes. O SALME está fundamentado numa arquitetura de sistema distribuído que separa o medidor em duas unidades: uma destinada para a medição do consumo; outra para a visualização dos dados referentes à leitura do medidor. O modelo de aplicação dessa arquitetura prevê a instalação da unidade de medição no âmbito da via pública, sendo a unidade de visualização instalada no âmbito da unidade consumidora. A instalação da unidade de medição no âmbito da via pública dificulta a implementação e utilização de circuitos não autorizados, que impeçam ou interfiram na medição dos corretos valores de consumo de energia elétrica, a serem utilizados para a cobrança desse insumo. A instalação da unidade de visualização no âmbito da unidade consumidora proporciona ao consumidor a leitura do medidor, prevista para esse tipo de aplicação. Nesse sistema, a leitura do medidor é automatizada, de forma que a aquisição dos dados de leitura dos consumos pode ser realizada no âmbito da via pública, por meio do uso de coletores de dados ou por interligação a sistemas de comunicação que utilizam redes de longa distância. Para a comunicação com os coletores de dados, é prevista a utilização da radiação infravermelha como meio de comunicação sem fio. A automatização da leitura dos medidores é fundamentada no conceito de leitura eletrônica do registrador mecânico ciclométrico, sendo exploradas abordagens que envolvem: a conversão optoeletrônica analógica; a aquisição e o processamento de imagens, e a conversão optoeletrônica digital. Os resultados obtidos nos ensaios práticos efetuados com os protótipos dos elementos do SALME foram satisfatórios, sendo validados os princípios de funcionamento desses elementos, ratificando os conceitos propostos, mostrando que os objetivos previstos neste trabalho foram alcançados em toda a sua plenitude. / BIZARRIA, J. W. P. Automated reading of electromechanical electric energy consumption meter. 2006. 255 f. Thesis (Doctoral) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2006. This work embodies a conceptual design of a system focalized in automatic reading of electromechanical electric energy consumption meter, residential, with inductive transducers coupled together with cyclic mechanical registers, being that system called by Automated System for Reading of Electromechanical Meter (ASREM). On that approach are explored concepts that aim to contribute for evolution of that type of meter and others of which those concepts can be extended. The elements of that system offer contribution dedicated for the search of solutions of the current problems, mainly referring to automation of data acquisition processes of electric power consumption, and against to swindle. ASREM is based on architecture of distributed system that splits the meter into two units, being one destined to consumption measurement and other for visualization of the data related to the meter reading. The model of application of that architecture, foresees the installation of a measurement unit in the ambit of public electrical network, being the unit of visualization installed in the ambit of consumer demand. The installation of measurement unit in the ambit of public electrical network, obstructs the implementation and use of non authorized circuits that prevent or interfere in the measurement of correct values of electric power consumption to be utilized for the collection of that tariff. The installation of unit for visualization in the ambit of consumer demand, provides to the consumer the reading of the meter foreseen for that type of application. On that system the reading of the meter is automated, so that the acquisition of the reading data of the consumptions it can be accomplished in the ambit of public electrical network, by means of usage either by data collectors or by interconnection to communication systems that use long distance networks. For the communication with the data collectors that is forecasted the utilization of infrared radiation as a mean of wireless communication. The automation of meters reading is based on concept of electronic reading of the cyclic mechanical register, being explored approaches that involve: the analogical optoelectronic conversion, acquisition and image processing, and digital optoelectronic conversion. The results obtained in the practical tests performed with the prototypes of ASREM elements, were satisfactory, being validated the principles of operation of those elements, ratifying the proposed concepts, showing that the objectives foreseen in this work were fully reached.