Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2015. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2015-11-05T18:45:53Z No. of bitstreams: 1 2015_PaulaLetíciaSantosLima.pdf: 2467954 bytes, checksum: 3e5e4c125aa7efdd32f4ca6ea455e9f1 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2015-12-20T16:06:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_PaulaLetíciaSantosLima.pdf: 2467954 bytes, checksum: 3e5e4c125aa7efdd32f4ca6ea455e9f1 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-20T16:06:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_PaulaLetíciaSantosLima.pdf: 2467954 bytes, checksum: 3e5e4c125aa7efdd32f4ca6ea455e9f1 (MD5) / O desenvolvimento da tecnologia e da microeletrônica possibilitou a construção de sensores sem _o com tamanho reduzido e a baixo custo, tornando o estudo das Rede de Sensores Sem Fio (RSSF) cada vez mais interessante na comunidade acadêmica. Esse crescente interesse ao longo dos anos advém das inúmeras aplicações em que uma das limita ções mais desa_adoras é o consumo de energia. As estratégias utilizadas para o controle do gasto de energia são normalmente implementados nas camadas de rede ou de enlace, ou em ambas. O excesso de quadros de controle, de colisões e de recepção de quadros são fontes de desperdício de energia na qual a subcamada MAC deve estar atenta. Consequentemente, os mecanismos de acesso ao meio podem procurar uma otimização para superar estas limitações. Neste trabalho propõe-se um método para a melhoria da e_ciência energética em uma rede de sensores sem _o em topologia homogênea e hierárquica. A proposta especi_ca o uso de clusters e clusters heads (CHs) para o encaminhamento de dados ao sink através do roteamento utilizando-se uma abordagem do caminho mais curto, baseada no algoritmo de Dijkstra, para calcular a rota de menor energia até o sink. A rede é dividida em duas regiões, a região de não intensidade (RNI) e a região de intensidade (RI), onde na RNI é utilizado o algoritmo CSMA/CA para enviar quadros e o algoritmo TDMA é utilizado para otimizar a comunicação entre os CHs, ideias obtidas a adaptadas neste trabalho a partir de [1] e [18]. Os resultados experimentais da proposta mostram uma diminuição do gasto de energia média na RSSF e uma acentuada diminuição do número de nós mortos, assim como um aumento na vida útil na rede em comparação aos trabalhos propostos. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The development of technology and microelectronics enabled the construction of wireless sensors with small size and low cost, making the study of Wireless Sensor Network (WSN) increasingly interesting in the academic community. This growing interest over the years comes from the numerous applications in which one of the most challenging limitations is the energy consumption. The strategies used for energy control are usually implemented in link or network layers, or both. Excess control frames, collisions and reception frames may waste energy in which the MAC sublayer should be aware. Consequently, medium access mechanisms may seek an optimization to overcome these limitations. In this paper we propose a method for improving energy e_ciency in a wireless sensor network in homogeneous and hierarchical topology. The proposal speci_es the use of clusters and cluster heads (CHs) for routing data to the sink through using an approach based on the shortest path Dijkstra's algorithm. The network is divided into two regions, non-intensity region (NIR) region and the intensity (RI) where RNI is used in CSMA/CA algorithm to send frames, and the TDMA algorithm is used to optimize the communication between the CHs, adapted from [1] and [18]. The experimental results show a decrease in the average energy expenditure in WSN and a sharp decrease in the number of dead nodes, as well as an increase in the network lifespan in the network compared to the works.

El trabajo realizado buscó unir los campos de redes inalámbricas de sensores y dispositivos móviles. El primero dada la riqueza de información y facilidad de despliegue de estas redes. El segundo, en relación a las grandes ventajas de dispositivos portados por los usuarios (ej. información constantemente disponible), existiendo casos de uso que podrían beneficiarse de la funcionalidad conjunta (ej. telemedicina). El objetivo fue desarrollar e implementar un sistema que comunicara nodos inalámbricos, algunos de los cuales sensaran variables de interés, mientras que otros monitorearan las mismas. El diseño se basó en la plataforma BUG, de BugLabs Inc., un start-up tecnológico de New York, USA. Esto pues se consideró de gran interés la filosofía propuesta por esta empresa: computadores compactos (posiblemente móviles) de arquitectura modular (el hardware se construye mediante la adición de módulos). El foco de esta plataforma es el prototipaje rápido de otros dispositivos. La solución propuesta incluye Nodos Sensores y Monitores Móviles, ambos elaborados con BUGs pero con distintos módulos. Los Nodos Sensores cuentan con adquisición de señales análogas y también conexión USB. El mismo módulo es usado en los Monitores Móviles (por esta última funcionalidad), además de una pantalla que constituye la interfaz con el usuario. La comunicación inalámbrica entre nodos se realiza mediante módems externos. Estos módems (radios XBee) implementan el protocolo IEEE 802.15.4, que fue desarrollado especialmente para uso en redes de sensores. Sus características son bajo consumo de potencia y facilidad en el establecimiento de redes sin necesidad de otro hardware (redes ad-hoc). Se utiliza una topología en estrella, requiriéndose de un coordinador. Luego de simples configuraciones iniciales, la red se establece automáticamente y el monitor (o monitores) recibe muestras de los sensores conectados a la red, las cuales despliega en la pantalla y almacena en memoria. Debido a problemas con las versiones preliminares del hardware disponible, el sistema fue probado emulando los nodos en un computador convencional, pero utilizando una interfaz de aire real (se conectaron varios XBee al computador). Se definió un protocolo de pruebas, obteniéndose resultados positivos ante cada evento. Se plantea como trabajo a futuro la realización de pruebas en terreno y el añadir funcionalidades de actuación además de monitoreo.

Ingeniero Civil Mecánico / El daño en una estructura, y la acumulación del mismo, producen cambios en su respuesta dinámica. La idea básica del monitoreo de vibraciones es medir las características dinámicas de la estructura, durante su vida útil, y usarlas como una base para la identificación del daño. Durante los últimos años, han surgido numerosos métodos para detectar daño en estructuras. Sin embargo, la mayoría de estos métodos no toman en cuenta el efecto de la distribución, ni el número de sensores. En trabajos anteriores, se han desarrollado sólo métodos para distribuir adecuadamente una cierta cantidad de sensores en estructuras simples (unidimensionales). Debido a lo anterior, en el presente trabajo se propone determinar una distribución óptima de sensores, que permita detectar daño en una estructura compleja (bidimensional o tridimensional). En particular, se determina la distribución óptima de 27 sensores en un perfil canal de acero estructural, con el fin de verificar si esta distribución es mejor que otras, como por ejemplo una distribución uniforme. Para optimizar la distribución de sensores, se utiliza el método de optimización conocido como algoritmos genéticos. Este método se basa en la teoría de la evolución de Darwin, haciendo evolucionar a una población de individuos hasta encontrar al más adaptado. En este caso, se desarrollan 2 algoritmos genéticos, uno secuencial y otro paralelo. El primero se utiliza para determinar los mejores parámetros de entrada como el tamaño de la población y las probabilidades de reproducción. El segundo, se utiliza para determinar la distribución óptima, ya que posee una mayor rapidez de cálculo y disminuye el problema del estancamiento en óptimos locales. Para verificar si la distribución óptima de sensores es mejor que otras distribuciones, se crean 4 escenarios de daño experimentales en donde 3 de ellos poseen una cierta dificultad para ser detectados. Luego se compara la detección de daño entre la distribución óptima y las otras distribuciones, para cada uno de los escenarios de daño. Se logra encontrar una distribución óptima que posee un valor de ajuste superior a las demás distribuciones cuando el daño en la estructura es de carácter moderado, es decir, existen grietas con un largo entre 25 y 50 [mm], y ubicadas en alguno de los bordes de la estructura. Esta memoria es parte del proyecto Fondecyt de iniciación 11110046 desarrollado por la Dra. en Ingeniería Mecánica Viviana Meruane Naranjo, Profesora Guía de la respectiva memoria.

Muestra los procedimientos y métodos utilizados para procesar imágenes satelitales de alta resolución Pleiades 1B, usando la técnica de la teledetección. Este producto corresponde a unos de los proyectos de la empresa GeoService Perú. El área de estudio que se ha considerado pertenece a la provincia de Sánchez Carrión en el departamento de La Libertad, específicamente en la zona de la Minera La Arena. Se adquirió una imagen satelital Pleiades 1B de fecha 14/07/2017 con poco porcentaje de nubes. La imagen se corrigió atmosféricamente usando el método flaash-MODTRAN4 y se obtuvo las firmas espectrales de los diferentes tipos de cobertura de la imagen. Posteriormente, se corrigió geométricamente usando la técnica de ortorectificación, para lo cual se utilizaron 8 puntos de control – GCPs y un Modelo de Elevación Digital (DEM). La imagen corregida geométricamente y atmosféricamente es un producto para obtener datos cartográficos de la zona o proyectos a futuro. / Trabajo de suficiencia profesional

O laboratório de biomagnetismo tem realizado com sucesso estudos da motilidade gastrointestinal medindo tempos de trânsito e de esvaziamento de diferentes segmentos do trato gastrointestinal. Nesse estudo tanto a magnetização remanente como a susceptibilidade magnética de diferentes regiões do trato gastrointestinal são medidas. Os sensores magnetoresistivos serão utilizados para estudo de marcadores ferromagnéticos ou pequenos imãs (aproximados por dipolos magnéticos) in vitro, que possibilitará em trabalhos futuros serem utilizados no estudo de marcadores magnéticos no trato gastrintestinal. Neste trabalho testaremos a idéia de um concentrador de fluxo magnético, que seja capaz de aumentar a densidade de linhas de campo magnético na região próxima ao sensor. Desenvolvemos a instrumentação de uma ponte de prova que contivesse um único sensor magnetorresistivo ligado a uma placa de condicionamento dos sinais. A ponta de prova foi utilizada para teste da eficiência dos concentradores de fluxo magnético e para fazermos varredura de regiões com o auxilio de uma mesa xy, com a finalidade de construir mapas densidade de campo magnético de dipolos estáticos no tempo. Terminaremos o trabalho mostrando a possibilidade construir imagens de dipolos que se movem, desenvolvendo um sistema de aquisição dos sinais dos sensores em tempo real, será utilizando uma matriz com dezesseis sensores magnetorresistivos os sinais serão tratados e a imagem construída pelo método de interpolação matemática, este sistema abre a possibilidade para aplicação em trabalhos futuros no estudo da motilidade gastrointestinal medindo tempos de transito usando a técnica de susceptibilidade magnética marcadores ferromagnéticos e também de dipolos permanentes sem a necessidade de campo externo aplicado. / The biomagnetism laboratory has successively performing studies of gastrointestinal (GI) motility by the measurement of transit times and emptying times of different segments of the GI tract. In this kind of work the remanent magnetization as well as the magnetic susceptibility are measured in different regions of the GI tract. Magnetoresistive (MR) sensors are used to study ferromagnetic markers along the GI tract. Recently this potential was demonstrated in a doctoral thesis done at this group, where image formation of magnetic particles was studied. In this work it became clear that the small region sampled by the MR sensors and the necessity to increase the area sampled by each sensor. One of the goals of this work is to develop a magnetic flux concentrator that could be able to focus the magnetic field of an area on the order of a few centimeters in the MR sensor, usually much smaller. The signal conditioning, acquisition and processing will also be developed in this work. As can be verified it is possible to use the MR sensors with advantages in relation to other sensors in some specific applications.

El sector gastronómico del Perú se ha incrementado significativamente en los últimos años. Por lo tanto, la demanda de tener un mejor servicio dentro de los restaurantes ha tenido que ser mejorada. Dentro de un buen servicio al cliente, los restaurantes deben tener un sistema adecuado de limpieza de utensilios. El sistema tradicional de limpieza de cubiertos es deficiente porque genera grandes pérdidas de tiempo y recursos humanos (uno o dos trabajadores). Además, no se logra un lavado óptimo de los cubiertos y existe una falta de disponibilidad de ellos en horas de alta demanda. Este proyecto tiene como objetivo plantear un sistema de limpieza de cubiertos adecuado para evitar pérdidas de tiempo. Para mejorar esta deficiencia, se plantea un sistema mecatrónico el cual tiene la capacidad de lavar 200 cubiertos en 13 minutos automáticamente. Al ser un sistema automático, no es necesario que una persona esté controlando el proceso, por lo cual se potencializa el uso del recurso humano dentro del restaurante. En horas de alta demanda de utensilios, con este sistema mecatrónico, se logrará satisfacer la cantidad de cubiertos solicitados. Además, estos estarán adecuadamente limpios cumpliendo con los requerimientos de un buen servicio. Para lograr un óptimo proceso de lavado de los cubiertos, este sistema mecatrónico cuenta con cuatro subsistemas. El primer subsistema consiste en una resistencia eléctrica, un termostato y un actuador lineal para el remojo de los cubiertos. La resistencia eléctrica y el termostato se usan para calentar el agua a 80 grados centígrados, ya que el agua caliente ayuda a desinfectar y acelerar el lavado de los cubiertos. El actuador lineal permitirá el traslado de los cubiertos al siguiente subsistema. El segundo subsistema consiste en ocho boquillas de pulverización y dos motores de vibración para el lavado y enjuague de los cubiertos. Las boquillas de pulverización son utilizadas para lograr una mejor difusión del agua. Los motores de vibración se utilizan para crear un movimiento vibratorio el cual logra que los cubiertos se muevan permitiendo el ingreso de agua entre ellos. El tercer subsistema está relacionado con la interacción entre el usuario y la máquina mediante botones de control, luces y sonidos de alerta. Por último, el cuarto subsistema está relacionado con el control general de la máquina. Este subsistema cuenta con un microcontrador encargado de dirigir los otros subsistemas. El trabajo se presenta en cinco capítulos. El primer capítulo plantea la problemática que afronta el sistema mecatrónico. El segundo capítulo plantea los requerimientos del sistema y así mismo explica detalladamente los subsistemas que lo conforman. El tercer capítulo explica el concepto electrónico, mecánico y de control del sistema mecatrónico a través de los sensores, actuadores, planos y diagramas de flujo. El cuarto capítulo presenta el análisis de costo del sistema mecatrónico. Por último, el quinto capítulo muestra las conclusiones que se han obtenido al finalizar este proyecto. / Tesis

El presente trabajo se centra en el diseño de un arma no letal para controlar y disuadir manifestaciones violentas que amenazan la seguridad pública y privada en él actual contexto social. Toda ciudadano tiene derecho a exigir beneficios de forma pacífica, sin embargo, esto parece ser menos probable, debido a que los manifestantes confunden su derecho a reclamar con el de protestar perturbando el orden público y causando desmanes. Por tal motivo, se hace evidente la creciente frecuencia y magnitud de los enfrentamientos que se genera entre las fuerzas del orden y la población, ya que, al intentar refrenar los actos vandálicos contra entidades públicas, privadas o autoridades las protestas terminan con graves daños colaterales. Por consiguiente, el proyecto desarrollado a continuación garantiza la ausencia de daños permanentes en cualquiera de los individuos involucrados y, asimismo, implica una reducción de gastos para el gobierno en lo que respecta a la adquisición de equipamiento para la ofensiva de la policía antidisturbios. / Tesis

Tuberculosis is a leading killing disease worldwide with more than 9 million people a ected per year. Current diagnostic methods exhibit several disadvantages; one of the most promising alternatives to overcome this is the development of nanostructured diagnostic systems which are able to detect molecules associated with certain diseases. Graphene since its discovery has been the focus for the development of these sensing elements due to its excellent electronic properties. In this work, a graphene-based eld e ect transistor (FET) has been developed for tuberculosis DNA detection, in order to set the basis for a diagnostic method that overcomes current limitations. The sensing elements composed of graphene monolayers were manufactured in the stages of annealing of the substrate, addition of the linker and functionalization with the addition of a probe DNA for tuberculosis detection. Additionally, two conditions for the sensing element were generated; one with the addition of a complementary DNA sequence (\DNA Target") and the other with a mismatched DNA sequence (\Non-complementary DNA"). The graphene and the transistor, in each stage of the manufacturing process, were structural, chemical and morphologically characterized by Raman Spectroscopy, Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), Optical Microscopy, Laser Scanning Microscopy (LSM), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM). The results indicated an appropriate functionalization of the graphene surface with the linker, the immobilization of the probe tuberculosis DNA and the hybridization with the corresponding \DNA Target", demonstrated by observation of di erent homogeneous morphologies and an appropriate increase in the roughness in each stage of the manufacturing process. Also by the presence of characteristic peaks of nitrogenous bases and in the variation of graphene bands in the Raman spectrum. On the contrary, the sensor element with the \Non-complementary" showed an agglomeration of the molecules and segregation of salts on a heterogeneous surface. The results of the characterization are consistent with the electronic characteristics previously determined. This investigation contributes to a basis for the development of a tuberculosis detection system based on nanotechnology for clinical application. / La tuberculosis es una de las principales enfermedades mortales en todo el mundo, con más de 9 millones de personas afectadas por año. Los métodos de diagnóstico actuales presentan varias desventajas; una de las alternativas más prometedoras para superar esto es el desarrollo de sistemas de diagnóstico nanoestructurados que son capaces de detectar moléculas asociadas con ciertas enfermedades. El grafeno desde su descubrimiento ha sido un foco para el desarrollo de estos elementos sensores debido a sus excelentes propiedades electrónicas. En este trabajo, se ha desarrollado un transistor de efecto de campo basado en grafeno (FET) para la detección del ADN de la tuberculosis, con el fin de sentar las bases para un método de diagnóstico que supere las limitaciones actuales. Los elementos sensores compuestos de monocapas de grafeno se fabricaron en las etapas de recocido del sustrato, adición del linker y funcionalización con la adición de un probe ADN para la detección de tuberculosis. Adicionalmente, se generaron dos condiciones para los elementos de detección; uno con la adición de una secuencia de ADN complementaria (“DNA Target") y el otro con una secuencia de ADN no complementaria (“Non-complementary DNA"). El grafeno y el transistor, en cada etapa del proceso de fabricación, se caracterizaron estructural, química y morfológicamente por Espectroscopia Raman, Espectrometría de dispersión de energía de rayos X (EDS), Microscopia óptica, Microscopia de Láser de Barrido (LSM), Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y Microscopía de Fuerza Atómica (AFM). Los resultados indicaron una funcionalización apropiada de la superficie del grafeno con el linker, la inmovilización del probe ADN de tuberculosis y la hibridación con el correspondiente “DNA Target", demostrado por la observación de diferentes morfologías homogéneas y un aumento apropiado de la rugosidad en cada etapa del proceso de fabricación. También por la presencia de picos característicos de bases nitrogenadas y en la variación de las bandas de grafeno en el espectro Raman. Por el contrario, el elemento sensor con el “Noncomplementary DNA" mostró una aglomeración de moléculas y segregación de sales sobre una superficie heterogénea. Los resultados de la caracterización son consistentes con las características electrónicas previamente realizadas. Esta investigación contribuye a dar una base para el desarrollo de un sistema de detección de la tuberculosis basado en la nanotecnología para uso clínico. / Tesis

El control adecuado de la temperatura del medio en el que funcionan los transformadores de potencia implica la protección del equipo para evitar fallas imprevistas, de modo tal que prolongue su vida útil. Existen sistemas de medición y control de dicha temperatura que se mantienen vigentes por mucho tiempo; sin embargo, el desarrollo de la tecnología permite encontrar nuevas formas de adquisición de valores y monitoreo de dicho parámetro. En este caso las propiedades que tiene la fibra óptica de plástico van más allá del aprovechamiento en el área de las comunicaciones. Sus propiedades específicas hacen que podamos medir y monitorear la temperatura de una manera confiable. Por tal motivo, en el presente trabajo de tesis se propone el diseño de un equipo aplicado a la medición y monitoreo de la temperatura interna de transformadores, usando un sensor óptico. / Tesis

Los exámenes médicos y operaciones quirúrgicas utilizan sistemas de seguimiento espacial para realizar un mejor diagnóstico y registrar el movimiento de los instrumentos de medición o cirugía, respectivamente. Estos sistemas, conformados por componentes sofisticados y un complejo nivel de procesamiento, son por lo general de costo elevado debido al grado de precisión y exactitud requerido. El objetivo de la presente tesis es diseñar e implementar un sistema de seguimiento alternativo en coordenadas de traslación de un transductor ultrasónico, registrando el movimiento que realiza en cada uno de los ejes cartesianos (x, y, z) al momento de efectuar un examen ecográfico. El sistema desarrollado cuenta con un trasmisor de campo magnético y un sensor adosado al transductor que mide los vectores de campo y es controlado por un micro-controlador ATMEGA8. Se implementó un modelamiento matemático en Matlab para convertir los valores de campo a coordenadas espaciales. En este trabajo se muestra además, los métodos de calibración del sistema y los resultados de los ensayos realizados sobre patrones de trayectorias conocidas. El desempeño del sistema construido se evaluó cuantificando la precisión y exactitud del mismo, comparándolo con un sistema óptico basado en un mouse de computadora. / Tesis