Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T20:45:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 292407.pdf: 1536078 bytes, checksum: 353b695ded2c8a30a24cef92035fe851 (MD5) / Atualmente a rede de distribuição de energia elétrica para consumidores secundários, aqueles que estão na faixa de 110 ou 220 volts, é carente de automação, sendo que as medições, desligamentos e ligamentos têm de ser realizados com o deslocamento de funcionários da concessionária até o local do consumidor. Por esses motivos, a adoção de sistemas de supervisão e controle traria inúmeras vantagens para os clientes e a concessionária. A medição remota reduziria as perdas comerciais, enquanto que para os clientes haveria a comodidade de acompanhar, em tempo real, o seu consumo. Neste ambiente, cuja malha de distribuição de energia elétrica possui centenas de milhares de componentes numa região metropolitana e estes estão ligados por cabos de energia elétrica, o uso da tecnologia de Power Line Communication (PLC) se torna ideal. Para a integração destes milhares de componentes a tecnologia de Serviços Web aparece como solução adequada, ou seja, serve como middleware para integração destes componentes em ambientes abertos como a Internet. A solução de middleware através de Serviços Web aparece através do uso de Devices Profile for Web Service (DPWS), pois neste cenário existem dispositivos com restrições computacionais, os quais são alvo de tal especificação. Porém, os aspectos de segurança no perfil DPWS se resumem a indicação de uso da SSL/TLS, desconsiderando, então, o roteamento em nível de mensagens. O objetivo desta dissertação é fazer um estudo de segurança para um sistema de controle e medição de energia elétrica, considerando a infraestrutura existente hoje, incluindo o uso de PLC nos cabos de transmissão de energia elétrica. Foi assumida a escolha por padrões que adotem especificações de Serviço Web. Como consequência deste estudo, o DPWS foi estendido para atender os requisitos de segurança que sua especificação não trata. A extensão realizada segue os padrões definidos na WS-Security e S-SecureConversation. Um protótipo do modelo estendido é implementado como forma de verificar a aplicabilidade do mesmo no sistema de controle e medição de dispositivos.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-03-22T00:23:25Z No. of bitstreams: 1 JulioCesarPaulinoDeMelo_TESE.pdf: 6225548 bytes, checksum: 626c81149f01a851ae8666c050dac932 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-03-22T22:50:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JulioCesarPaulinoDeMelo_TESE.pdf: 6225548 bytes, checksum: 626c81149f01a851ae8666c050dac932 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-22T22:50:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JulioCesarPaulinoDeMelo_TESE.pdf: 6225548 bytes, checksum: 626c81149f01a851ae8666c050dac932 (MD5) Previous issue date: 2015-05-29 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Esta Tese tem como objetivo desenvolver e implementar uma arquitetura para suporte a sistemas de Hardware Auton?micos, capaz de gerenciar o hardware em opera??o em dispositivos reconfigur?veis. A arquitetura proposta implementa mecanismos para manipula??o, gera??o e comunica??o de arquiteturas de hardware, usando a metodologia de Reposit?rio Ativo orientado a Contexto. A solu??o consiste no desenvolvimento de uma arquitetura de Hardware-Software denominada Autonomic Hardware Manager, que cont?m um Reposit?rio Ativo de Componentes de Hardware. Usando o reposit?rio, a arquitetura se encarregar? de gerenciar os sistemas embarcados conectados durante sua opera??o, possibilitando a implementa??o de caracter?sticas auton?micas como auto-gerenciamento, autootimiza??o, auto-descri??o e auto-configura??o. A arquitetura proposta contempla tamb?m um metamodelo para representa??o do Contexto de Opera??o de sistemas de hardware. Esse metamodelo servir? de base para o desenvolvimento dos m?dulos de sensibilidade ao contexto, previstos na arquitetura do reposit?rio ativo. Para fins de demonstra??o do funcionamento da arquitetura proposta, experimentos foram realizados com vistas a comprovar as hip?teses de pesquisa e alcan?ar cada objetivo desta tese. Tr?s experimentos foram planejados e executados: o Hardware Reconfigurable Filter, que consiste em uma aplica??o que implementa Filtro Digitais atrav?s de hardware reconfigur?vel; o Autonomic Image Segmentation Filter, que apresenta o projeto e implementa??o de uma aplica??o auton?mica de segmenta??o de processamento de imagens; por fim, o Autonomic Auto Pilot aplica??o que consiste de um piloto autom?tico para ve?culos a?reos n?o tripulados. Neste trabalho, a arquitetura das aplica??es foi organizada em m?dulos, de acordo com as suas funcionalidades. Alguns destes m?dulos foram reimplementados em HDL e sintetizados em hardware. Outros m?dulos foram mantidos em software. Em seguida, a aplica??es s?o integradas com o reposit?rio AHM para possibilitar a sua adapta??o aos diferentes contextos de opera??o, tornando-as auton?micas. / This Thesis main objective is to implement a supporting architecture to Autonomic Hardware systems, capable of manage the hardware running in reconfigurable devices. The proposed architecture implements manipulation, generation and communication functionalities, using the Context Oriented Active Repository approach. The solution consists in a Hardware-Software based architecture called "Autonomic Hardware Manager (AHM)" that contains an Active Repository of Hardware Components. Using the repository the architecture will be able to manage the connected systems at run time allowing the implementation of autonomic features such as self-management, self-optimization, self-description and self-configuration. The proposed architecture also contains a meta-model that allows the representation of the Operating Context for hardware systems. This meta-model will be used as basis to the context sensing modules, that are needed in the Active Repository architecture. In order to demonstrate the proposed architecture functionalities, experiments were proposed and implemented in order to proof the Thesis hypothesis and achieved objectives. Three experiments were planned and implemented: the Hardware Reconfigurable Filter, that consists of an application that implements Digital Filters using reconfigurable hardware; the Autonomic Image Segmentation Filter, that shows the project and implementation of an image processing autonomic application; finally, the Autonomic Autopilot application that consist of an auto pilot to unmanned aerial vehicles. In this work, the applications architectures were organized in modules, according their functionalities. Some modules were implemented using HDL and synthesized in hardware. Other modules were implemented kept in software. After that, applications were integrated to the AHM to allow their adaptation to different Operating Context, making them autonomic.

A geração de energia solar fotovoltaica tem crescido anualmente em utilização. Com o aumento dos custos de geração de energia elétrica, fontes renováveis de energia como essa crescem em interesse, até mesmo em aplicações residenciais de microgeração. Este trabalho apresenta o projeto, construção e ensaios de um rastreador solar autônomo, com controle e aquisição de dados de sensoriamento baseado em sistemas embarcados totalmente projetados e produzidos no país, com o objetivo de se aumentar o ganho de energia elétrica gerada a partir de painéis solares de mercado. O projeto do firmware de controle e os algoritmos utilizados foram adaptados continuamente até se atingir os melhores resultados. Foi utilizado um painel solar comum de mercado para realizar os testes, e as placas de circuito impresso projetadas foram confeccionadas localmente. A tomada de dados em diferentes ensaios mostrou que o rastreamento solar de fato aumentou o ganho de energia elétrica com um painel solar comum de mercado, mesmo com alguns problemas a serem corrigidos em uma próxima pesquisa. Assim, a pesquisa realizada confirmou o ganho de energia elétrica para o painel solar escolhido. / Photovoltaic solar generators have grown annually in use. With the increase in electricity generation costs, renewable sources of energy like that grow in interest, even in residential microgeneration applications. This work presents the design, construction and testing of a standalone solar tracker, with control and acquisition of sensors data based on embedded systems totally designed and produced in the country, aiming to increase the power generated from retail solar panels. The firmware design and used algorithms have been continuously adapted to achieve the best results. It was used a standard solar panel to perform the tests, and the designed printed circuit boards were manufactured locally. The data taken in different tests showed that the solar tracking actually increased the power generated with a standard solar panel, even with some problems in the design that have to be corrected in a future implementation. So the project was validated and can be used, including microgeneration in ordinary houses.

As conseqüências e repercussões do recente blecaute de grande escala ocorrido no Brasil em 2009, que afetou as regiões Sudeste, Sul, Centro-Oeste e Nordeste além do Paraguai todo; assim como aqueles que afetaram a região do Norte e Nordeste dos Estados Unidos (2003) e toda Itália, também em 2003, mostraram mais uma vez que na atualidade a sociedade tem uma dependência quase total da energia elétrica. Em todos os casos, a falta de energia elétrica atingiu de forma significativa vários setores da economia, ao passo que sistemas de transporte elétrico, indústrias e hospitais sem sistemas de geração emergencial, instituições acadêmicas, iluminação pública e residencial e, inclusive, sistemas de comunicação, ficaram praticamente inoperantes. Após esses eventos, houve uma busca por algumas alternativas que ofereçam maior confiabilidade no fornecimento de energia elétrica ou, pelo menos, alternativas que ajudem a minimizar o seu impacto. O estabelecimento de sistemas baseados em micro-redes elétricas mostrou-se como uma alternativa que poderia ser utilizada para tal finalidade, de tal forma que não apenas cargas críticas, mas também boa parte das atividades mencionadas poderia continuar operando durante períodos de contingência. Por outro lado, o conceito das micro-redes elétricas tem ganho recentemente maior atenção em virtude da crescente penetração de fontes de geração distribuída e dos incentivos providos pelos governos para promover a geração de energia através de fontes renováveis como por exemplo a energia eólica, solar, biomassa, hidrelétrica, e outras. Nos mais diversos países do mundo, atualmente, populações assentadas em regiões remotas utilizam esquemas baseados em micro-redes elétricas para o suprimento de energia elétrica. Assim, neste trabalho serão apresentados os resultados referentes ao estudo da tecnologia das micro-redes elétricas, especificamente o seu desempenho diante de condições operativas como o modo de operação ilhado e o modo conectado com a rede elétrica. Particularmente, a transição para o modo de operação ilhado demandou um estudo, através das simulações, mais dedicado. No que se refere à negociação da energia entre a micro-rede e a rede principal, quando da disponibilidade de energia excedente nos períodos de carga reduzida na micro-rede, será apresentada uma análise crítica dos possíveis métodos de tarifação, os quais até agora são apenas utilizados na forma de incentivos governamentais. Será também apresentada uma análise referente à viabilidade econômica de micro-redes, já que para que estas tenham atratividade econômica, os custos de aquisição de equipamentos e operação devem também ser competitivos. / After the occurrence of some major blackouts like the one that affected the Northern and Northeastern part of the United States in 2003, the one that affected the Southeast, Midwest and Northeastern part of Brazil including Paraguay, in 2009; and the blackout that affected the whole Italy in 2003, to mention a few a few of them, there was a rush for seeking some alternatives to deal with such events or at least find out feasible solutions that can contribute to diminish their impact. The lack of electric power, for whatever reason it was, unveiled one common fact, our modern society is so dependent on electricity that during the blackouts areas like the electrical transport system, financing activity, academic institutions, industries, health centers with no emergency or standby generation, public and residential lighting and even some communication systems failed to operate. The establishment of microgrid systems proved to be an alternative that could be used for this purpose; thus, not only critical loads, but also some of the activities mentioned earlier on could continue their operation during such emergency periods. In addition, the concept of micro-grid systems has recently gained particular attention due to the increasing penetration of distributed generation and also due to the incentives provided by the governments to promote the generation of electricity from renewable sources such as wind power, solar, biomass, small hydroelectric schemes, etc. At present, countless settlements located in remote areas worldwide use microgrid systems to generate and distribute electricity. In this work, the results related to the microgrid technology, specifically its performance towards system conditions such as the islanding mode and grid connected mode of operation will be presented. Particularly, the transition to the islanded mode of operation demanded a more dedicated study during the simulations performed. As for the energy trading between the microgrid and the utility, which can occur when the microgrid generators are lightly loaded, it will be presented a critical analysis about the possible tariff methods to be applied. Such tariffs are so far only applied in the form of government subsidies to promote the use of renewable energy sources. Additionally, an analysis of a microgrid economic feasibility to show how competitive or complimentary this technology is with the utility will be presented herein.

A geração solar fotovoltaica em painéis de silício tem se destacado como uma maneira limpa e renovável de atender à demanda por energia elétrica. Este trabalho apresenta o projeto, construção e testes de um sistema autônomo para obtenção da curva IV e caracterização de painéis fotovoltaicos comerciais instalados em campo. Após um estudo do problema de medição de painéis solares, uma especificação da Solução foi concebida. Com base na especificação, foram realizados o projeto elétrico, a construção de protótipos, a escrita do software de medição e os testes de validação em laboratório. Para validação definitiva do hardware desenvolvido, foram realizados testes em campo utilizando um painel solar comercial. Após a tomada de dados e análise dos resultados, conclui-se que o dispositivo concebido atende aos requisitos especificados e cumpre sua proposta inicial. A metodologia empregada neste trabalho pode ser utilizada para geração de outros instrumentos com finalidade similar ou idêntica. / Photovoltaic solar generators, using silicon panels, have grown popular as a clean and renewable way to supply electrical energy. This work presents the project, construction and testing of an autonomous system for IV curve tracing and characterization of commercial photovoltaic panels deployed in the field. After a study how to properly measure solar panels, a Solution was put in a form of a specification. From specifications, the following phases took place: electrical project, prototype construction, software development and lab testing. To perform final validation of the developed hardware, a field test with a commercial solar panel was performed. After collecting and analyzing data from, it was concluded that the design fulfills the required specifications and intended goals. The methodology employed in this work and be utilized to generate other measuring instruments with similar or identical function.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-07-30T19:55:32Z No. of bitstreams: 1 DANIELLA DIAS CAVALCANTE DA SILVA - DISSERTAÇÃO PPGCC 2006..pdf: 2114328 bytes, checksum: d2b6ea9368390fa54a2beb6aab40546e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-30T19:55:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DANIELLA DIAS CAVALCANTE DA SILVA - DISSERTAÇÃO PPGCC 2006..pdf: 2114328 bytes, checksum: d2b6ea9368390fa54a2beb6aab40546e (MD5) Previous issue date: 2006-07 / Capes / A fala é o meio de comunicação comumente utilizado pelo homem, que o distingue dos demais seres vivos, permitindo-lhe a troca de idéias, expressão de opiniões ou revelação de seu pensamento. Diante do avanço tecnológico e conseqüente surgimento de equipamentos eletrônicos cada vez mais sofisticados, a possibilidade de permitir a interação homemmáquina através da voz tem sido objeto de grande interesse, tanto do meio acadêmico quanto dos fabricantes de tais equipamentos. Pesquisas na área de Processamento Digital de Sinais de Voz têm permitido o desenvolvimento de sistemas de Resposta Vocal, Reconhecimento de Voz e Reconhecimento de Identidade Vocal. Entretanto, requisitos de processamento ainda dificultam a implementação desses sistemas em dispositivos com baixo poder computacional, como celulares, palmtops e eletrodomésticos. O trabalho desenvolvido consiste do estudo e adaptação de técnicas de processamento digital de sinais de voz, resultando em uma biblioteca de pré-processamento, incluindo as funções de pré-ênfase, divisão em quadros e janelamento, de maneira a permitir sua utilização no desenvolvimento de aplicações embutidas de reconhecimento de voz ou locutor. Foram realizadas adaptações dos modelos necessários à realização das funções, implementação em uma linguagem de descrição de hardware, verificação funcional da biblioteca e, por fim, prototipação em um dispositivo de hardware. / Speech is the most common way of communication used by human beings, which distinguishes it from other living beings, allowing the exchange of ideas, expression of opinions or revelation of thought. In face technology advance and consequently appearance of electronics equipments more and more sophisticated, the possibility to allow the man-machine interaction through speech have been object of interesting as to academic environment as to electronic equipment developers. Research in the area of Speech Processing has been allowing the development of Speech Synthesis Systems, Speech Recognition Systems and Speaker Recognition Systems. However, processing requirements still difficult the implementation of those systems in devices with low computational power, as mobile phone, palmtops and home equipments. This work consists of the study and adaptation of digital processing speech signals techniques, resulting in an optimized library of preprocessing including preemphasis, division into frames and windowing, allowing this use in development of speech or speaker recognition embedded applications. It was made adaptations in the models, implementation in a hardware description language, library functional verification and finally the prototyping in a hardware device.