Neste trabalho foi realizado um estudo de aspectos relacionados ao uso de uma Rede de Sensores sem Fio, como uma tecnologia de apoio para o monitoramento ambiental em vinhedos. Com o intuito de estender o tempo de duração das baterias dos nos sensores dessa rede, procurou-se evitar coletas desnecessárias de dados. O programa aplicativo dos nos foi redefinido para possibilitar a escolha de um intervalo de amostragem próximo das necessidades, sendo essa escolha feita pelos próprios nos, a partir de condições predefinidas no aplicativo. A área de aplicação escolhida foi a viticultura, devido a grande influencia das condições ambientais no desenvolvimento fisiológico das videiras, influenciando no rendimento e na qualidade das uvas produzidas, justificando a adoção de um sistema de monitoramento. Uma das características dessas redes que motiva a sua aplicação na área agrícola e a possibilidade de coleta de dados com a resolução espaço-temporal adequada, permitindo aplicar eficientemente os conceitos da Agricultura de Precisão. Realizaram-se experimentos em um parreiral cultivado sob cobertura plástica, localizado em Bento Gonçalves, RS. Os aspectos da rede estudados compreenderam: o alcance de conectividade e qualidade do enlace entre os nos e a estação base; o desempenho da rede com os nos posicionados em diferentes alturas; a exatidão dos dados coletados, em comparação com um equipamento de maior precisão; e a avaliação da variabilidade microclimática dentro do parreiral. A validação da proposta envolveu a implementação de um protótipo funcional, testado em laboratório. O modelo proposto permitiu estimar o tempo de vida dos nos, considerando-se parâmetros como o tipo de bateria, o intervalo de amostragem e o tamanho do pacote de dados enviados pelos nos. Os resultados obtidos evidenciaram a existência de variabilidade microclimática tanto em diferentes alturas da videira, como espacialmente, dentro do parreiral. A interferência dos vegetais devido a água que contém foi avaliada a partir de dois parâmetros: o indicador de intensidade de sinal recebido e de qualidade de enlace, que indicaram maior interferência na altura do dossel das videiras. A correlação entre esses parâmetros levou a constatação que o melhor desempenho e o maior alcance de conectividade ocorrem com os nos posicionados na altura do cacho das videiras se comparados com as medições realizadas no dossel. A amostragem variável permitiu uma economia no numero de pacotes enviados, com menor consumo de energia, o que foi comprovado com o modelo proposto para tal finalidade. / A study of issues related to using a Wireless Sensor Network was carried out, as an enabling technology for environmental monitoring in vineyards. In order to extend the duration of sensor nodes batteries of the network, collecting unnecessary data was avoided. The nodes application program was redefined to allow the choice of a sampling interval close to the needs, and the choice made by the nodes themselves, based on predefined conditions in their application. The application area chosen was the viticulture because of the large influence of environmental conditions on the physiological development of the vines, influencing the yield and quality of produced grapes, justifying the adoption of a monitoring system. One of the characteristics of such networks that motivates its application in agriculture is the possibility of collecting data with the appropriate spatial and temporal resolution, allowing to efficiently apply the concepts of Precision Agriculture. Experiments were conducted in a vineyard cultivated under plastic overhead cover, situated in Bento Gonçalves, RS. The network aspects studied involved: connectivity range and link quality between nodes and gateway; network performance with nodes positioned at different heights; collected data accuracy, compared with a higher precision equipment; and microclimatic variability evaluation within the vineyard. The proposal validation involved the implementation of a functional prototype, tested in the laboratory. The model allowed estimating the nodes lifetime, considering parameters such as battery type, sampling interval and data packet size sent by sensor nodes. Results showed the existence of microclimatic variability both at different heights of the vine, and spatially within the vineyard. Vegetables interference due to the water contained in them was evaluated from two parameters: Received Signal Strength Indicator and Link Quality Indicator, which indicated greater interference in the height of the vines canopy. The correlation between these parameters led to the conclusion that the best performance and increased connectivity range occur with nodes positioned at the height of the bunch of grapes as compared with measurements made in the canopy. The variable sampling allowed savings in the number of sent packets, with lower power consumption, which agrees with the proposed model for this purpose.

Neste trabalho foi realizado um estudo de aspectos relacionados ao uso de uma Rede de Sensores sem Fio, como uma tecnologia de apoio para o monitoramento ambiental em vinhedos. Com o intuito de estender o tempo de duração das baterias dos nos sensores dessa rede, procurou-se evitar coletas desnecessárias de dados. O programa aplicativo dos nos foi redefinido para possibilitar a escolha de um intervalo de amostragem próximo das necessidades, sendo essa escolha feita pelos próprios nos, a partir de condições predefinidas no aplicativo. A área de aplicação escolhida foi a viticultura, devido a grande influencia das condições ambientais no desenvolvimento fisiológico das videiras, influenciando no rendimento e na qualidade das uvas produzidas, justificando a adoção de um sistema de monitoramento. Uma das características dessas redes que motiva a sua aplicação na área agrícola e a possibilidade de coleta de dados com a resolução espaço-temporal adequada, permitindo aplicar eficientemente os conceitos da Agricultura de Precisão. Realizaram-se experimentos em um parreiral cultivado sob cobertura plástica, localizado em Bento Gonçalves, RS. Os aspectos da rede estudados compreenderam: o alcance de conectividade e qualidade do enlace entre os nos e a estação base; o desempenho da rede com os nos posicionados em diferentes alturas; a exatidão dos dados coletados, em comparação com um equipamento de maior precisão; e a avaliação da variabilidade microclimática dentro do parreiral. A validação da proposta envolveu a implementação de um protótipo funcional, testado em laboratório. O modelo proposto permitiu estimar o tempo de vida dos nos, considerando-se parâmetros como o tipo de bateria, o intervalo de amostragem e o tamanho do pacote de dados enviados pelos nos. Os resultados obtidos evidenciaram a existência de variabilidade microclimática tanto em diferentes alturas da videira, como espacialmente, dentro do parreiral. A interferência dos vegetais devido a água que contém foi avaliada a partir de dois parâmetros: o indicador de intensidade de sinal recebido e de qualidade de enlace, que indicaram maior interferência na altura do dossel das videiras. A correlação entre esses parâmetros levou a constatação que o melhor desempenho e o maior alcance de conectividade ocorrem com os nos posicionados na altura do cacho das videiras se comparados com as medições realizadas no dossel. A amostragem variável permitiu uma economia no numero de pacotes enviados, com menor consumo de energia, o que foi comprovado com o modelo proposto para tal finalidade. / A study of issues related to using a Wireless Sensor Network was carried out, as an enabling technology for environmental monitoring in vineyards. In order to extend the duration of sensor nodes batteries of the network, collecting unnecessary data was avoided. The nodes application program was redefined to allow the choice of a sampling interval close to the needs, and the choice made by the nodes themselves, based on predefined conditions in their application. The application area chosen was the viticulture because of the large influence of environmental conditions on the physiological development of the vines, influencing the yield and quality of produced grapes, justifying the adoption of a monitoring system. One of the characteristics of such networks that motivates its application in agriculture is the possibility of collecting data with the appropriate spatial and temporal resolution, allowing to efficiently apply the concepts of Precision Agriculture. Experiments were conducted in a vineyard cultivated under plastic overhead cover, situated in Bento Gonçalves, RS. The network aspects studied involved: connectivity range and link quality between nodes and gateway; network performance with nodes positioned at different heights; collected data accuracy, compared with a higher precision equipment; and microclimatic variability evaluation within the vineyard. The proposal validation involved the implementation of a functional prototype, tested in the laboratory. The model allowed estimating the nodes lifetime, considering parameters such as battery type, sampling interval and data packet size sent by sensor nodes. Results showed the existence of microclimatic variability both at different heights of the vine, and spatially within the vineyard. Vegetables interference due to the water contained in them was evaluated from two parameters: Received Signal Strength Indicator and Link Quality Indicator, which indicated greater interference in the height of the vines canopy. The correlation between these parameters led to the conclusion that the best performance and increased connectivity range occur with nodes positioned at the height of the bunch of grapes as compared with measurements made in the canopy. The variable sampling allowed savings in the number of sent packets, with lower power consumption, which agrees with the proposed model for this purpose.

The purpose of this study is to improve site investigation in geotechnical engineering via the evaluation and development of statistical approaches for characterizing the spatial variability of soil properties and the development of site investigation simulation software for educational use. This study consists of four components: statistical characteristics, data measurement, simulation, and educational training. Statistical measures of spatial variability of soil properties were examined for three different geographical areas where soil formation processes differ to assess the influence on the spatial variability of soils. Statistical measures of spatial variability were also calculated for a case history where blasting was used as a method of soil improvement to evaluate the effects of man-made changes to soil structure. The concept of spatial aliasing was employed to estimate the maximum allowable sampling interval for field data as a function of the spatial correlation properties. Once a maximum statistically allowable sampling interval is determined for a specific soil property, the minimum statistically required number of soundings / borings is calculated to perform an economical site investigation at a specific site. A simple and efficient simulation technique was proposed to generate correlated, multi-dimensional simulations of soil properties. Based on limited data, the proposed simulation technique generated accurate and correlated simulations of soil properties that are consistent with the observed or proposed correlation structures of soil properties. Lastly, a geotechnical site investigation simulation program with a wide variety of in situ and laboratory tests was developed to allow students to plan and perform a comprehensive site investigation program. The simulation generates an input file based partly on the statistical characteristics of the spatial variability of soil properties analyzed in this study and partly on traditional values. Spatial variability in soil properties is modeled via correlated random fields, interpolation, and a decomposition method to yield realistic geotechnical data. Via the simulation, students are able to obtain experience and judgment in an essential component of geotechnical engineering practice. The four components of this research (statistical characteristics, data measurement, simulation, and educational training) focus on the improvement of site investigation performance in geotechnical engineering, thereby improving reliability analysis in geotechnical practice.

Nesse trabalho, apresentaremos o método econômico desenvolvido por Taguchi para monitoramento on line da qualidade para atributos. O propósito deste método é obter o intervalo de inspeção que minimiza o custo esperado por item produzido em um processo industrial. Em seguida, mostraremos o modelo alternativo proposto por Nayebpour e Woodall (1993) e a derivação dos estimadores de máxima verossimilhança e de Bayes desenvolvida por Borges, Esteves e Wechsler (2005). Finalmente, apresentaremos uma nova solução para o problema de determinação do intervalo de inspeção ótimo sob a perspectiva da Teoria de Decisão Bayesiana. A última solução será ilustrada com alguns exemplos. / In this work, we present Taguchi\'s economic on line quality monitoring method for attributes. The aim of this method is to obtain the inspection interval that minimizes the expected cost per item produced in an industrial process. After that, we will consider the alternative method proposed by Nayebpour e Woodall (1993) and the derivation of the maximum likelihood and Bayes estimators developed by Borges, Esteves e Wechsler (2005). Finally, we will propose a new solution to the problem of inspection interval determination through Bayesian Decision Theory. This last solution will be implemented and its performance will be illustrated with a few examples.

Nesse trabalho, apresentaremos o método econômico desenvolvido por Taguchi para monitoramento on line da qualidade para atributos. O propósito deste método é obter o intervalo de inspeção que minimiza o custo esperado por item produzido em um processo industrial. Em seguida, mostraremos o modelo alternativo proposto por Nayebpour e Woodall (1993) e a derivação dos estimadores de máxima verossimilhança e de Bayes desenvolvida por Borges, Esteves e Wechsler (2005). Finalmente, apresentaremos uma nova solução para o problema de determinação do intervalo de inspeção ótimo sob a perspectiva da Teoria de Decisão Bayesiana. A última solução será ilustrada com alguns exemplos. / In this work, we present Taguchi\'s economic on line quality monitoring method for attributes. The aim of this method is to obtain the inspection interval that minimizes the expected cost per item produced in an industrial process. After that, we will consider the alternative method proposed by Nayebpour e Woodall (1993) and the derivation of the maximum likelihood and Bayes estimators developed by Borges, Esteves e Wechsler (2005). Finally, we will propose a new solution to the problem of inspection interval determination through Bayesian Decision Theory. This last solution will be implemented and its performance will be illustrated with a few examples.

The over-adjustment means that the process is adjusted unnecessarily when a false alarm occurs. It may result in shifts in process mean and variance affecting the quality of products and have the effect of an increase in variability and cost. In this paper, the economic variable sample interval (VSI) standard and control charts are proposed to monitor effectively the mean and variance of the over-adjusted process. We use a Markov chain approach to derive the design parameters of the standard and charts by the minimum of the cost function. An example of shampoo making process is used to illustrate the application and performance of the proposed VSI standard and charts in detecting shifts in process mean and variance. Furthermore, we compare the cost and performances for the economic FSI (fixed sampling interval) and VSI control charts. Support for this research was provided in part by the National Science Council of the Republic of China, grant No. NSC 94-2118-M-004-003. / The over-adjustment means that the process is adjusted unnecessarily when a false alarm occurs. It may result in shifts in process mean and variance affecting the quality of products and have the effect of an increase in variability and cost. In this paper, the economic variable sample interval (VSI) standard and control charts are proposed to monitor effectively the mean and variance of the over-adjusted process. We use a Markov chain approach to derive the design parameters of the standard and charts by the minimum of the cost function. An example of shampoo making process is used to illustrate the application and performance of the proposed VSI standard and charts in detecting shifts in process mean and variance. Furthermore, we compare the cost and performances for the economic FSI (fixed sampling interval) and VSI control charts. Support for this research was provided in part by the National Science Council of the Republic of China, grant No. NSC 94-2118-M-004-003.

[pt] Os gráficos de controle de processo criados por Shewhart na década de 20 e em uso até hoje são eficientes para sinalizar alterações de grande magnitude na característica de qualidade de um processo (por exemplo, desvios da ordem de mais de 2 desvios-padrão, no caso do gráfico de médias); já para alterações de menos magnitude, ele são mais lentos. Para estas últimas, são sabidamente mais eficientes os esquemas CUSUM e EWMA, bem como os gráficos adaptativos, de desenvolvimento bem mais recente, também chamados de gráficos de parâmentros variáveis, porque alguns ou todos os seus parâmetros (tamanho de amostra, intervalo de tempo entre amostras, e limites de controle) passam a variar durante a operação, em função da informação fornecida pela última amostra. Nesta pesquisa, é prposta a incorporação da estratégia de gráficos adaptativos (usando um intervalo de tempo entre amostras variável) ao esquema EWMA na busca de melhorias no desempenho de gráficos de controle por atributos. O esquema proposto é aplicado a gráficos de c para detecção de alterações de pequena magnitude no número médio de não-conformidades em um processo de produção. É desenvolvido o modelo matemático para cálculo das medidas de desempenho do gráfico, e é realizada a análise de desempenho do esquema para diversos valores de c0 e c1 (número médio em controle e fora de controle de não- conformidades), com comparação com outros gráficos de controle por atributos. Resultados mostram, na maioria das situações analisadas, a vantagem do esquema proposto, em termos de uma maior rapidez de detecção de alterações de diversas magnitudes. / [en] The process control charts created by Shewhart in the 20 s and still in use today are efficient in signaling large shifts in the quality characteristics of a process (e.g. shifts greater than two standard deviations, in the case of the chart for means); they are however slower in the case of small and moderate shifts, in which case CUSUM and EWMA schemes are known to be more efficient, as are the recently developed adaptive charts, also called variable parameter charts because some or all of their design parameters (sample size, sampling interval and control limits) are allowed to vary during the operation, according to the information of the latest sample. In this thesis, looking for an enhancement in the performance of control charts for attributes, the strategy of adaptive charts (using a variable sampling interval) is incorporated to the EWMA scheme. The proposed scheme is applied to c charts for detecting small shifts in the number of nonconformities in a production process. A mathematical model is developed for calculation of the performance measures of the chart, and a performance analysis is carried out for several values of c0 and c1 (in- and out-of-control number of nonconformities), together with a comparison with other control charts for nonconformities. The results show the advantage of the proposed scheme in the majority of the analyzed situations, through faster detection of a range of shifts.