Submitted by NEMER RICARDO AMARAL FERREIRA null (nemer@fct.unesp.br) on 2016-10-29T12:07:14Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Final.pdf: 3517173 bytes, checksum: 5c735e89789e4bb5f8dfc82830d41455 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-11-01T15:22:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ferreira_nra_me_prud.pdf: 3517173 bytes, checksum: 5c735e89789e4bb5f8dfc82830d41455 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-01T15:22:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ferreira_nra_me_prud.pdf: 3517173 bytes, checksum: 5c735e89789e4bb5f8dfc82830d41455 (MD5) Previous issue date: 2016-09-05 / Seja por ação da natureza ou ação humana, estruturas artificiais (pontes, edifícios, barragens, etc.) ou naturais (placas litosféricas, superfícies com risco de desmoronamento, vulcões, etc.) sempre estarão sujeitas a mudanças em suas dimensões, tanto na forma, como no tamanho ou na posição, por isso estas estruturas merecem acompanhamento ao longo do tempo para que acidentes possam ser evitados. No monitoramento de estruturas, a utilização de instrumentos de medição dos mais variados tipos podem ser empregados: teodolito, nível, estação total e, mais recentemente, a tecnologia GNSS (Global Navigation Satellite System), o laser scanner e a ETR (estação total robótica). Para Kuang (1996) qualquer medida, mesmo aquelas com instrumentos de tecnologias mais recentes, há de se considerar erros inerentes ao processo de medição, os quais são causados por fatores instrumental, do meio ambiente ou de limitação humana. Estes erros, portanto, devem ser eliminados ou minimizados, para que se tenha maior confiabilidade nos dados coletados em campo e que servirão de análise para estudo das variações dimensionais de uma estrutura. Analisar a acurácia das observações com o equipamento que se está trabalhando, portanto, é fundamental no controle de estruturas. Esta pesquisa tem o objetivo de apresentar a acurácia de observações coletadas com uma estação total robótica modelo IS 203 da marca Topcon, com a finalidade de modelar possíveis erros que comprometam a investigação de variações na geometria de uma estrutura. Uma importante revisão das definições de acurácia e precisão é apresentada. As especificações informadas pelo fabricante do equipamento foram a base para o chamado processo de análise de acurácia das observações a priori. Nesta fase, equacionou-se todos os erros, de acordo com suas fontes. No caso da estação total, suas observáveis (direções e distâncias) têm suas fontes de erros. As direções sofrem influências dos erros de pontaria, de nivelamento e de leitura, ou seja, os chamados erros internos (relativo ao instrumento ou ao observador) e, também, dos erros externos (relativo aos fatores ambientais) que são o erro de centragem e da refração atmosférica. Os erros que afetam a medida linear também são divididos em componentes internos (o erro zero, o erro cíclico e o erro de medida da fase) e externos (refração atmosférica). Na sequência, aplicou-se a análise de acurácia das observações a posteriori para a determinação da variância em função do erro verdadeiro e modelada de todos os erros vistos anteriormente. Alguns experimentos foram realizados para analisar os resultados à luz dos procedimentos de modelagem executados. No experimento 1, realizado no laboratório de geodésia, a busca para identificar erro no comportamento espectral da ETR, relacionando este com a grandeza observada, não teve êxito, pois uma metodologia diferente deve ser empregada. Recomendam-se estudos mais aprofundados à respeito da instabilidade na taxa de coleta desse tipo de sensor, relacionando inclusive esses efeitos ao erro cíclico (σci) aqui abordado. No experimento 2, realizado num campo de calibração para estudos fotogramétricos, o deslocamento simulado foi detectado pelo sensor da ETR com diferença na ordem do décimo do milímetro em relação aos equipamentos que foram considerados como referência, e na ordem do milímetro para um deslocamento simulado na dezena do centímetro. O tratamento das observações mostrou ser eficaz quando comparado às observações com equipamentos considerados de referência. Recomendado analisar a capacidade de dilatação do material que compõe a estrutura ou objeto que é fonte de observação (monitoramento) e assim conhecer o impacto desse fenômeno na medida final. No experimento 3, com observações em alvos posicionados na parede de um prédio, as épocas de observação foram muito próximas, o que não possibilitou verificar algum tipo de deformação, sendo recomendado períodos mais espaçados, ou em diferentes condições, tais como época seca e úmida, ou fria e de calor. Importante enfatizar que a essência deste estudo vale para qualquer tipo de sensor em qualquer trabalho que se busque acurácia das observações. Assim, nesse trabalho entende-se ter elencado as influências dos erros, sistemáticos e aleatórios, nas observações coletadas com o sensor utilizado, visando a acurácia destas observações. / By action of nature or human action, artificial structures (bridges, buildings, dams, etc.) or natural (lithospheric plates, areas at risk of landslides, volcanoes, etc.) are always subject to change in its dimensions, both in form , as in size or position, so these structures has monitoring over time so that accidents can be prevented. Monitoring structures the use of measuring instruments of all kinds can be used: theodolite, level, total station and more recently, the GNSS technology (Global Navigation Satellite System), the laser scanner and the ETR (robotic total station). For Kuang (1996) any measure, even those with latest technology tools, you must consider errors inherent in the measurement process, which are caused by instrumental factors, environmental or human limitation. These errors therefore should be eliminated or minimized, in order to have more reliable data collected in the field and to serve as analysis to study the dimensional variations of a structure. To analyze the accuracy of the observations with the equipment you are working, so it is essential to control structures. This research aimed to present the accuracy of observations collected with a robotic total station IS 203 model Topcon brand, in order to model possible errors that compromise the investigation of variations in the geometry of a structure. A major review of the accuracy of definitions and accuracy was presented. The specifications informed by the equipment manufacturer were the basis for the so-called process analysis accuracy of a priori observations. At this stage, it equated to all errors, according to their sources. In the case of total station, its observable (directions and distances) have their sources of error. The directions are influenced by the aiming errors of flatness and reading, ie the so-called internal errors (relative to the instrument or to the observer), and also external errors (on environmental factors) that are the centering error and atmospheric refraction. Errors that affect the linear measurement are also divided into internal components (zero error, cyclic error and the measurement error of the stage) and external (atmospheric refraction). Following, we applied the accuracy of analysis of subsequent observations to determine the variance due to the real error and modeled all the errors seen before. Some experiments were performed to analyze the results in light of the performed modeling procedures. In experiment 1, conducted in the laboratory of geodesy, the search to identify error in the spectral behavior of the RTS, relating this to the observed magnitude, was not successful because a different methodology should be employed. Are recommended further studies regarding the instability in the collection rate of this type of sensor, including those relating to the effects of cyclic error (σci) addressed here. In experiment 2, performed a calibration field for photogrammetric studies, the simulated displacement was detected by RTS sensor with a difference of a tenth of a millimeter in relation to the equipment that was considered as a reference, and the order of a millimeter to a simulated shift in ten centimeter. The treatment of observations proved to be effective when compared to observations considered the reference equipment. Recommended analyze the expansion capacity of the material that comprises the structure or object that is the source of observation (monitoring) and thus know the impact of this phenomenon in the final measure. In experiment 3, with observations positioned targets on the wall of a building, the observation times were very close, which is not possible to verify some kind of deformation, being recommended more spaced periods, or under different conditions, such as dry season and wet or cold and heat. Important to emphasize that the essence of this study holds true for any type of sensor in any work that seeks accuracy of the observations. Thus, this work is meant to have part listed the influences of errors, systematic and random, the observations collected with the sensor used, aiming the accuracy of these observations.

Tropical coral reefs are highly productive ecosystems thriving in oligotrophic waters, a phenomenon facilitated by efficient but delicate biogeochemical cycling within reef communities. Global climate change and local stressors are driving phase shifts from coral- to non-calcifier-dominated states in reefs worldwide, substantially altering reef biogeochemical functioning. While major benthic players such as coral and macroalgae have been investigated in detail regarding carbon and nutrient dynamics, the less conspicuous “reef cryptobiome” (sensu Carvalho et al., 2019) – comprising most of reef diversity – has only recently gained attention. Autonomous Reef Monitoring Structures (ARMS) have recently been developed to sample coral reef cryptobenthic communities in a non-destructive and standardised way, allowing exploration of these often overlooked biota. Here, 16 ARMS were deployed for seven months in four distinct habitats dominated by different benthic players (i.e., four units per habitat) in a nearshore Red Sea coral reef to investigate the cryptobiome associated with proxies of varying benthic states. Two of these habitats were coral-dominated, and one each dominated by turf algae or coral rubble. To assess the biogeochemical fluxes of pioneering cryptobenthic communities, ARMS were incubated in situ prior to retrieval using customised chambers. Subsequently, 16S rRNA gene amplicon and shotgun metagenomic sequencing of the ARMS sessile (i.e., encrusting) fractions were performed to link observed fluxes with prokaryotic taxonomic and functional profiles, particularly regarding nitrogen cycling. The results show that the pioneering cryptobiome represents a significant source of inorganic nutrients and that its associated microbial communities facilitate the mineralisation and assimilation of organic matter and provide crucial genetic functional pathways for nitrogen cycling. Functional similarities among habitats suggested functional redundancy despite variation in bacterial community composition. Hence, the reef cryptobiome can be considered an important biogeochemical player in coral reefs, actively shaping the abiotic conditions within niches of the reef framework and driving the recruitment and persistence of crytobenthic and other reef organisms. As communities associated with the algae-dominated reef habitat were most distinct compositionally and biogeochemically, and as non-calcifiers are becoming more dominant in many reefs, this has implications for intensifying phase shifts in coral reefs worldwide. Future ARMS studies will also benefit from adjustment of sample processing and molecular protocols, resulting in higher sample throughput and lower costs in times of increased application of ARMS.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de sistemas inteligentes aplicados ao monitoramento de estruturas aeronáuticas abordando dois modelos distintos: o primeiro é a análise e classificação de imagens de ultrassom de estruturas aeronáuticas com objetivo de apoiar decisões em reparo de estruturas aeronáuticas. Foi definido como escopo do trabalho uma seção transversal da asa da aeronave modelo Boeing 707. Após a remoção de material superficial em áreas comprometidas por corrosão, é realizada a medição da espessura ao longo da área da peça. Com base nestas medições, a Engenharia realiza a análise estrutural, observando os limites determinados pelo manual de manutenção e determina a necessidade ou não de reparo. O segundo modelo compreende o método de impedância eletromecânica. É proposto o desenvolvimento de um sistema de monitoramento de baixo custo aplicado em uma barra de alumínio aeronáutico com 10 posições de fixação de porcas e parafusos. O objetivo do sistema é avaliar, a partir das curvas de impedância extraídas do transdutor PZT fixado na barra, sua capacidade de classificar a existência ou não de um dano na estrutura e, em caso de existência do dano, indicar sua localização e seu grau de severidade. Foram utilizados os seguintes classificadores neste trabalho: máquina de vetor de suporte, redes neurais artificiais e K vizinhos mais próximos. / This work presents the development of intelligent systems applied to the monitoring of aircraft structures addressing two distinct models: the first is the analysis and classification of ultrasound images of aircraft structures in order to support decisions on repair of aircraft structures. A scope of work was defined as a cross section of the wing of the aircraft model Boeing 707. After the removal of surface material in damaged areas by corrosion, thickness measurements in the whole structure are evaluated. Based on the measurements, the Engineering performs structural analysis, observing the limits determined by the maintenance manual and determining the necessity of repair. The second model includes the method of electromechanical impedance. It is proposed to develop a low cost monitoring system applied to an aircraft aluminum bar with 10 positions for fixing nuts and bolts. The goal of the system is to classify an impedance curve in the condition of the aluminum bar if there is or not a damage to the structure and, in case of the existence of damage, indicating their position in the aluminum bar and if the damage is severe or not. The following classifiers were used in this work: support vector machine, artificial neural networks and K nearest neighbors.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de sistemas inteligentes aplicados ao monitoramento de estruturas aeronáuticas abordando dois modelos distintos: o primeiro é a análise e classificação de imagens de ultrassom de estruturas aeronáuticas com objetivo de apoiar decisões em reparo de estruturas aeronáuticas. Foi definido como escopo do trabalho uma seção transversal da asa da aeronave modelo Boeing 707. Após a remoção de material superficial em áreas comprometidas por corrosão, é realizada a medição da espessura ao longo da área da peça. Com base nestas medições, a Engenharia realiza a análise estrutural, observando os limites determinados pelo manual de manutenção e determina a necessidade ou não de reparo. O segundo modelo compreende o método de impedância eletromecânica. É proposto o desenvolvimento de um sistema de monitoramento de baixo custo aplicado em uma barra de alumínio aeronáutico com 10 posições de fixação de porcas e parafusos. O objetivo do sistema é avaliar, a partir das curvas de impedância extraídas do transdutor PZT fixado na barra, sua capacidade de classificar a existência ou não de um dano na estrutura e, em caso de existência do dano, indicar sua localização e seu grau de severidade. Foram utilizados os seguintes classificadores neste trabalho: máquina de vetor de suporte, redes neurais artificiais e K vizinhos mais próximos. / This work presents the development of intelligent systems applied to the monitoring of aircraft structures addressing two distinct models: the first is the analysis and classification of ultrasound images of aircraft structures in order to support decisions on repair of aircraft structures. A scope of work was defined as a cross section of the wing of the aircraft model Boeing 707. After the removal of surface material in damaged areas by corrosion, thickness measurements in the whole structure are evaluated. Based on the measurements, the Engineering performs structural analysis, observing the limits determined by the maintenance manual and determining the necessity of repair. The second model includes the method of electromechanical impedance. It is proposed to develop a low cost monitoring system applied to an aircraft aluminum bar with 10 positions for fixing nuts and bolts. The goal of the system is to classify an impedance curve in the condition of the aluminum bar if there is or not a damage to the structure and, in case of the existence of damage, indicating their position in the aluminum bar and if the damage is severe or not. The following classifiers were used in this work: support vector machine, artificial neural networks and K nearest neighbors.

Das Erkennen und die Lokalisierung kritischer Risse ist ein wesentlicher Schlüssel für eine sichere und nachhaltige Bauwerksnutzung. In diesem Beitrag wird ein neuartiges, kostengünstiges Sensorsystem vorgestellt, das zur Echtzeit-Zustandsüberwachung von sowohl neuen als auch Bestandsbauwerken geeignet ist. Erste Ergebnisse zeigen, dass das System prinzipiell in der Lage ist, die Gesamtdehnung eines Bauteiles zu erfassen sowie auftretende Risse zu erkennen und zu lokalisieren. Die Erkennungsgenauigkeit hängt dabei von technischen Parametern ab, wodurch das System auf verschiedene Einsatzszenarien angepasst werden kann.