Made available in DSpace on 2015-04-11T14:03:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JUAN_G_Colonna.pdf: 4938138 bytes, checksum: 3d27bcde3035f46e94b9cbed83b4935d (MD5) Previous issue date: 2012-03-06 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Wildlife monitoring is often used by biologist to acquire information about animals and their habitat. In this context, animal sounds and vocalizations usually provide a specie fingerprint that is used for classifying the target species in a given site. For that matter, Wireless Sensor Networks (WSNs) represent an interesting option for automa- tically classifying animal species based on their vocalizations. In this work, we provide a solution that applies machine learning and signal processing techniques for classifying wildlife based on their vocalization. As a proof-of-concept, we choose anurans as the target animals. The reason is that anurans are already used by biologists as an early indicator of ecological stress, since they provide relevant information about terrestrian and aquatic ecosystems. Any solution must consider WSN limitations, trying to reduce the communication load to extend the network lifetime. Therefore, our solution repre- sents the acoustic signals by a set of features. This representation allows us to identifiy specific signal patterns for each specie, reducing the amount of information necessary to classify it. Identifying such features, and/or combinations among them, is a key point to improve the solution benefit-cost ratio. As a consequence, we implemented and compared sets of existing features based on Fourier and Wavelet transforms. In our analysis, we first compare the sets of spectral and temporal characteristic, by using the entropy as a criterion for generating the combinations. Second, we reduce the set of features by using genetic algorithm. The proposed framework contains three steps: (i) the pre-processing to prepare the signals and perform the extraction of syllables, (ii) the extraction of features, and (iii) the species classification, using k-NN or SVM. Our experiments comprise four case studies, evaluating the effect of sampling frequency of the hardware and the number of bits used to represent each sample. This enable us to conclude that, in enviromental monitoring using WSNs, the set of Mel coefficients is the most appropriate for classifying anuran calls. / O monitoramento de animais selvagens é frequentemente usado por biólogos para cole- tar informações a cerca dos animais e seus habitats. Neste contexto, os sons produzidos pelos animais oferecem uma impressão biométrica que pode ser usada para classificar os animais em uma dada região. Assim, Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs) representam uma importante alternativa para a classificação automática de animais, baseando-se nos sons por eles produzidos. Neste trabalho, apresentamos uma solução, que usa aprendizagem de máquina e processamento de sinais, para classificar animais selva- gens com base em suas vocalizações. Como prova-de-conceito, aplicamos a solução para classificar anuros. O motivo é que anuros já são utilizados por biólogos como indicador precoce de estresse ecológico, oferecendo informação a cerca de ecossistemas terrestre e aquático. Além disso, a solução deve considerar as limitações de RSSFs, buscando reduzir a carga de comunicação para prolongar o tempo de vida da rede. Portanto, representamos os sinais acústicos por conjuntos de características. Esta re- presentação nos permite identificar padrões específicos que descrevem cada uma das espécies monitoradas, reduzindo, assim, o volume de informação a ser trafegado na rede. A identificação destas características, ou combinações delas, é um ponto chave para aprimorar a relação custo-benefício da solução. Em nossa análise, primeiramente comparamos os conjuntos de características temporais e espectrais, usando a entropia como critério para geração das combinações. A seguir, reduzimos o conjunto de ca- racterísticas, usando algoritmos genéticos. O framework proposto contém três passos: (i) pré-processamento, para preparar os sinais e extrair unidades chamadas sílabas; (ii) extração de características; e (iii) classificação, usando k-NN ou SVM. Os experimentos consistem de quatro estudos de casos, avaliando o efeito da quantização e o número de bits usados para representar o sinal quantizado. Isto nos permite concluir que, para os cenários avaliados, o conjunto de coeficientes Mel é o mais adequado para classificar vocalizações de anuros.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A evoluÃÃo no desenvolvimento de novos dispositivos, cada vez mais baratos e eficientes, expandiu o uso das Redes Sensores Sem Fio (RSSF) e incentivou a criaÃÃo de novas aplicaÃÃes, no cenÃrio contemporÃneo da ComputaÃÃo UbÃqua e Pervasiva. No entanto, a limitaÃÃo de energia continua sendo um desafio na Ãrea de RSSF. Essa situaÃÃo à agravada ainda mais pela a inviabilidade de recarga de energia jà que, em muitos casos, as RSSF sÃo utilizadas em ambientes inacessÃveis. Com o barateamento dos dispositivos utilizados nas RSSFs, ficou mais fÃcil empregar redes muito densas e de larga escala nos ambientes a serem monitorados. O emprego de redes densas, que apresentam alto grau de redundÃncia dos nÃs, permite que a rede continue funcional mesmo com a exaustÃo de alguns nÃs. AlÃm de oferecer tolerÃncia a falhas, o uso de redes muito densas oferece a oportunidade da implementaÃÃo de mecanismos de escalonamento dos nÃs redundantes, de forma que o tempo de vida da rede seja ainda melhor otimizado. Assumindo um cenÃrio com rede muito densas, este trabalho descreve a implementaÃÃo de um mecanismo de escalonamento autonÃmico, simples, robusto e escalÃvel, com o objetivo de melhorar ainda mais os resultados jà apresentados pelo BiO4SeL, um protocolo de roteamento baseado em ColÃnia de Formigas e desenvolvido para maximizar o tempo de vida da rede. Os resultados mostram que o novo esquema de escalonamento efetivamente melhora o tempo de vida de uma RSSF baseada no BiO4SeL em cenÃrios densos. / he evolution and development of new devices, increasingly cheaper and more efficient, expanded the use of Wireless Sensor Networks (WSN) and encouraged the creation of new applications in the contemporary scenery of Ubiquitous and Pervasive Computing. However, energy limitation remains a challenge in the field of WSN. This situation is aggravated even more by the infeasibility of energy recharge since, in many cases, WSN are used in inaccessible enviroments. With cheapness devices used in WSN, became easier to employ dense and large-scale networks in environments that will be monitored. The use of dense networks, which have a high degree redundancy of nodes, allows the network remains functional even with the exhaustion of some nodes. In addition to provide fault tolerance, the use of very dense networks offer the opportunity of implementing scheduling mechanisms for redundant nodes, in a way that the network lifetime is even better optimized. Assuming a scenery with very dense networks, this dissertation describes the implementation of an autonomic scheduling mechanism, simple, robust and scalable, in order to further improve the results already presented by BiO4SeL, which is a routing protocol based on Ant Colony and designed to maximize the network lifetime. The results show that the new scheduling scheme effectively improves the WSN lifetime based on BiO4SeL in dense scenarios.

Este trabalho estuda a viabilidade de um sistema de monitoramento e de coleta de dados através da WEB, com a construção de um e-Science Zootécnico. Foram desenvolvidos os sistemas, os meios de comunicação e monitoramento, além de um simulador de deslocamento, para otimização da distribuição de antenas e identificação dos animais. Os modelos Random Walk e Pseudo-Browniano foram utilizados para a implementação do simulador. O sistema de comunicação e o sistema gestor foram desenvolvidos e testados através de experimentos que permitiram a análise e a verificação de desempenho do sistema completo, intitulado de \"e-LAFAC\", que permite o controle integral do sistema, como a comunicação das estações fixas, com as estações móveis, através de uma rede de sensores sem fio. A metodologia utilizada no projeto, bem como os resultados obtidos, permitem concluir que, o objetivo de acompanhar e monitorar o animal durante um experimento, com coleta de dados telemétricos em tempo real e à distância, foi alcançado. / This paper studies the viability of a system of monitoring and data collecting through the WEB, with the construction of a Zootechnic e-Science. The hardware systems, the electronic communication devices and monitoring protocols were developed, besides a dislocating simulator, for the improvement and distribution of the antennas and identification of the animals. The models Random Walk and Pseudo-Brownian Motion were used for the implementation of the simulator. The communication and management system were developed and tested through experiments that enable the analysis and evaluation of the performance of the complete system, called \"e-LAFAC\", that allows the complete control of the system, as well as the communication of the fixed stations with the movable stations through a wireless sensor network. The methodology used in the project, as well as the results, allow us to conclude that the objective of following and monitoring the animal during an experiment, with the telemetric data collection in real time was obtained.

Nos últimos anos, um dos principais desafios globais está relacionado com a eficiência energética, sendo o desperdício de energia um dos fatores a ser destacado. Tal desperdício pode ser superado com o uso do Sistema de Automação Residencial (SAR). Vale frisar que os SARs são fortemente dependentes da sua infraestrutura interna, visto que esta é a base de uma casa inteligente. A Rede de Sensores e Atuadores sem Fio (RSASF) é uma solução promissora e de fácil implantação para ser utilizada como infraestrutura em um SAR. Entretanto, o uso das RSASFs como infraestrutura para monitorar e atuar (isto é, processo de tomada de decisão) no contexto de um SAR traz um novo problema. Tal problema remete não apenas a falta de um método para realizar a decisão dentro do próprio nó da RSASF, mas também a ausência em investigar um trade-off entre a precisão nas tomadas de decisões e o consumo de energia dos nós da rede. Além disso, a falta de uma infraestrutura distribuída, com baixo overhead e que reduza a latência do serviço são algumas das novas problemáticas para serem exploradas. Com isso, tem-se como desafio embarcar uma maior inteligência em dispositivos com recursos escassos, característica presente em uma RSASF. Para superar tais limitações, esta tese apresenta duas soluções de decisões inteligentes para uma infraestrutura residencial, nomeadas como ResiDI e ImPeRIum. O ResiDI é baseado em uma rede neural para atuar no processo de tomada de decisão dentro da RSASF, bem como em um mecanismo de correlação temporal para maximizar a eficiência energética da infraestrutura de comunicação. Já o ImPeRIum é baseado em um conjunto heterogêneo de dispositivos inteligentes para formar um ambiente computacional de fog, o qual gerencia as aplicações da residência por meio de uma rede neural. As soluções foram avaliadas extensivamente em diferentes cenários e comparadas com um trabalho da literatura. Os resultados reais e simulados, avaliados mediante uma análise estatística paramétrica e não-paramétrica, mostrou atingir o objetivo desta tese, sendo quatro deles notáveis: (i) aumento da precisão nas tomadas de decisões; (ii) redução no consumo de energia dos nós da rede; (iii) redução no tempo de resposta da atuação com baixa sobrecarrega; e (iv) eficiência na disseminação das informações. / In recent years, energy efficiency has become a major global challenge, and energy waste is a factor that needs to be highlighted. Such waste can be overcome with the use of Home Automation System (HAS). It should be stressed that the HASs are strongly dependent on its internal network, since this is the basis of a smart home. Wireless Sensor and Actuator Networks (WSANs) provide a modern and ubiquitous infrastructure for a smart home. However, the use of WSANs to monitor and act (i.e. decision-making process) as a control infrastructure within the context of HAS poses a new problem. Such problem refers not only to the lack of a method to execute the decision-making process within the WSAN, but also to the lack of investigating a trade-off between the decision-making accuracy and the extension of the WSAN nodes life-time. In addition, the lack of a distributed infrastructure, with low overhead in processing and that reduces service latency are some of the new problems to be addressed in the literature. With this, one has as a challenge to embark on greater intelligence in devices with scarce resources, a feature present in a WSAN. To overcome such limitations, this thesis presents two intelligent decision-making solutions for residential infrastructures, named ResiDI and ImPeRIum. ResiDI was developed based on a neural network to act in the decision-making process within the network, as well as a temporal correlation mechanism to maximize the energy consumption in the networks nodes. ImPeRIum was based on a heterogeneous set of smart objects to form a fog computational environment, which manages the applications of the residence through a neural network. The solutions were evaluated extensively in different scenarios and compared with an approach in the literature. The real and simulated results, evaluated through parametric and non-parametric tests, show that solutions make four key contributions: (i) increased decisionmaking; (ii) reduction in node energy consumption; (iii) reduction in action response time with low overload; and (iv) efficiency in the transmission of information.

Orientador: Nelson Luis Saldanha da Fonseca / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T19:59:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_TiagoPedrosodaCruzde_M.pdf: 5229881 bytes, checksum: 5a29eb81b4efd53a3cab70d6a8032bca (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The complete abstract is available with the full electronic document. / Mestrado / Ciência da Computação / Mestre em Ciência da Computação

Orientador: Fabiano Fruett / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-24T05:13:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MarcelSalvionida_M.pdf: 30571418 bytes, checksum: 4cd818ffde793df4bbebdbbf472d1b6b (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Existem diversos sistemas e equipamentos, com finalidades específicas, envolvendo o monitoramento das mudanças de clima e de tempo. Entretanto, a maioria desses sistemas e equipamentos disponíveis no mercado possuem alto custo, o que normalmente inviabiliza sua utilização em larga escala. Além disso, a maioria dos sistemas e equipamentos para este fim são importados, o que dificulta ainda mais a sua inserção em aplicações corriqueiras. Este trabalho descreve o desenvolvimento, projeto, testes e aplicação de uma rede de sensores sem fio de baixo custo, para monitoramento em tempo real da temperatura ambiente, umidade relativa do ar e pressão atmosférica, como uma alternativa nacional para pesquisas que necessitem de equipamentos para monitoramento ambiental. A rede é composta de quatro nós sensores e um nó coordenador. Os nós sensores possuem um sensor de temperatura e umidade e um sensor de pressão barométrica ¿ ambos com interface digital ¿ além de um microcontrolador de baixo consumo de energia e baixo custo, e um módulo de comunicação para uma rede operando na frequência de 2,4GHz, para conexão numa rede padrão IEEE 802.15.4. O nó coordenador possui outro módulo de comunicação para a conexão na rede sem fio, um microcontrolador, um cartão de memória para armazenamento das informações de cada nó sensor e interface Ethernet para disponibilizar as medidas do sensor em uma página web, acessada através de um IP estático em um browser de internet comum. Testes em laboratório e em campo atestaram autonomia do nó sensor (em torno de 90 dias para uma bateria de 500mAh) e alcance (de aproximadamente 150m em visada direta) e comprovaram a conformidade dos valores medidos por cada nó, através da comparação com um sistema de referência / Abstract: There are several systems and equipments with specific applications related to climate and weather change monitoring. However, most of these systems and equipments available in the market are too expensive ¿ which usually prevents their use in large scale. Furthermore, most of them used for such purpose are imported, which further complicates their insertion in everyday applications. This work describes the development, implementation and application of a low-cost wireless sensor network for temperature, relative humidity and atmospheric pressure monitoring, in real-time as a national alternative for researches which demand equipments for environmental monitoring. The network consists of four sensor nodes and a coordinator node. Sensor nodes have a temperature and humidity sensor and a barometric sensor ¿ both with digital interface ¿ plus a low cost and low power microcontroller and a communication module for the wireless network operating at 2.4GHz for establishing connection to an IEEE 802.15.4 network. Coordinator node has another communication module to the wireless network connection, a microcontroller for receiving measurements, a memory card for storage of each sensor node¿s information, and Ethernet interface to provide sensor node¿s information in an embedded webpage, accessed through a static IP in a common internet browser. Tests performed in laboratories and in the field attested the node¿s autonomy (around 90 days for a 500mAh battery) and reach (approximately 150m line-of-sight), and proved the compliance of measurements performed by each sensor node, through comparison with a reference system / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / The wireless sensor networks have made great progress in the last decade and are increasingly present in several fields like security and monitoring of persons, animals or items, medicine, military area and many others that, due to technological developments, have become viable. These networks are formed by sensor nodes that have extremely limited resources, such as processing and data storage capacity, data transmission rate and energy available for operation. Thus, in networks with hundreds or even thousands of nodes, it is unfeasible to locate each one of them with global positioning devices, because those will considerably increase the cost and power consumption. As localization knowledge by the nodes is required in applications such as tracking, monitoring and environmental data collection, location algorithms were created to cheapen and/or improve this task. Thus, this master thesis presents the development of a low complexity iterative multilateration method, since most location algorithms uses some kind of multilateration. To prove this new method efficiency, a simple simulator based on the Matlab software was created in order to evaluate, in terms of location error, accuracy and robustness in a scenario with random arrangement of the reference nodes, log-normal propagation model with shadowing and received signal strength distance estimation. Under these conditions, the presented multilateration method presents inconsiderable loss of accuracy in comparison to the maximum likelihood method and also a low number of iterations is required. In this way was possible to increase the location algorithms accuracy without this entailing an increase in complexity and power consumption. / As redes de sensores sem fio tiveram um grande progresso na última década e estão cada vez mais presentes em diversos campos como a segurança e monitoramento de pessoas, animais ou itens, medicina, área militar entre muitas outras que, devido à evolução tecnológica, tornaram-se viáveis. As principais características dos nós sensores, denominados nodos, constituintes destas redes são as de possuírem recursos extremamente limitados, sendo estes a capacidade de processamento e de armazenamento de dados, taxa de transmissão de dados e energia disponível para operação. Deste modo, em redes com centenas ou até milhares de nodos, seria inviável que todos estes possuíssem dispositivos de posicionamento global para se localizarem, pois estes acarretariam num considerável aumento de custo e consumo de potência. Como o conhecimento de sua localização, por parte dos nodos, é necessário em aplicações como rastreamento, monitoramento e coleta de dados ambientais, foram criados algoritmos de localização com a função de viabilizar e/ou tornar mais precisa esta tarefa. Assim, neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um método de multilateração iterativo de baixa complexidade para o uso em algoritmos de localização. Para provar que este novo método é eficiente, foi criado um simulador simples baseado no software Matlab com o intuito de avaliar, em termos de erro na localização, a precisão e robustez deste em cenários com disposição aleatória dos nodos de referência, modelo de propagação log-normal com sombreamento e estimação das distâncias através da potência do sinal recebido. Nestas condições, o método de multilateração desenvolvido apresentou uma perda de precisão desconsiderável em relação ao de máxima verossimilhança e com um baixo número de iterações. Desta forma foi possível aumentar a precisão dos algoritmos de localização sem que isto acarrete num aumento de complexidade e de consumo de potência.

Orientador: Leandro Tiago Manera / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T15:58:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DellaLucia_FelipeLorenzo_D.pdf: 3577549 bytes, checksum: 4c1aa6af60e58052accce7e28ad2c314 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema sem fio de gestão de iluminação pública. Através do sistema desenvolvido, é possível controlar a potência de cada lâmpada de vapor de sódio de alta pressão dos postes de iluminação pública de determinada região. Desta maneira, nos horários em que as vias públicas se tornam menos utilizadas, é possível reduzir a potência e o brilho das lâmpadas e economizar energia elétrica. O sistema proposto utiliza o protocolo ZigBee para realizar a comunicação sem fio entre os módulos instalados nos postes. Este protocolo é baseado no protocolo IEEE 802.15.4 desenvolvido especialmente para redes de sensores sem fio e foca em baixo consumo de energia e transmissão da informação nó a nó da rede. Também é possível instalar sensores (luminosidade, umidade, etc.) nos módulos projetados e transformar cada unidade de iluminação pública em uma central de monitoramento de determinada região. Os resultados mostram que o sistema economiza energia, sendo possível reduzir a potência das lâmpadas em até 60% sem que o fator de potência do reator saia do valor mínimo estipulado na regulamentação (0,92). Os módulos desenvolvidos dão a opção ao operador de escolher a potência das lâmpadas em três valores distintos: 100%, 80% e 50% da potência nominal, sendo possível alterar estes valores conforme a necessidade do operador e do local onde o sistema será utilizado (condições de tráfego e segurança). O sistema foi testado em laboratório e em campo, em postes da Universidade Estadual de Campinas, onde ficou instalado pelo período entre 05/02/2014 e 01/04/2014. A potência das lâmpadas foi variada e medidas de iluminância e uniformidade foram realizadas na via. Foi possível concluir que o sistema é robusto, imune a interferências eletromagnéticas da rede de distribuição, e dá flexibilidade aos ajustes de iluminância e uniformidade de iluminação da via. O alcance de nó a nó da rede é, em média, de 260 m, o que torna a utilização do protocolo e do circuito desenvolvido adequados para esta aplicação, uma vez que a distância típica entre postes é de 30 a 40 metros. Estudos de viabilidade econômica foram realizados e mostram que o sistema é viável e apresenta taxas de retorno atrativas que dependem fortemente da tarifa de energia vigente / Abstract: This project presents the development of a wireless system for public street lighting management. Through the developed system, it is possible to control the power of each high pressure sodium lamp of the streetlights in a particular region. Thus, at times when the public streets become less utilized, it is possible to reduce the power and brightness of the lamps and save energy. The proposed system uses the ZigBee protocol to perform wireless communication between the modules installed on the lampposts. This protocol is based on IEEE 802.15.4 protocol, developed especially for wireless sensors networks and focus on low power consumption and data transmission node to node. It is also possible to install sensors (luminosity, humidity, etc.) in the designed modules and transform each unit of public lighting in a region into a monitoring station. The results show that the system saves energy and it is possible to reduce the lamp power by 64%, without reducing the ballast's power factor below the value stipulated in the regulation (0.92). The developed modules give the operator the option to choose the lamp power between three distinct values: 100%, 80% and 50% of rated nominal power, and it is also possible to change these values according to the operator's needs and the installment place characteristics (traffic usage, security). The system was tested in laboratory and on field, on the lampposts at State University of Campinas, where it remained installed in the period between February 5th and April 1st of 2014. The lamp power was varied and measurements of illuminance and uniformity were performed on the street. It was possible to conclude that the system is robust and immune to electromagnetic interference from the energy distribution grid, and gives flexibility for adjustments of brightness and uniformity of the street lighting. The reach node to node of the network is, on average 260 m, which makes the protocol and developed circuit adequate for this application, since the distance between lampposts is typically 30 to 40 meters. Economic viability studies have been conducted and show that the system is feasible and present attractive rates of return that depend heavily on the rate of current energy price / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica

This work consists in a performance evaluating of Asymmetrical cryptographic algorithms in embedded platforms used in Wireless Sensor Networks (WSN). The sensor devices have low computing power and energy, therefore safety techniques should not consume large amounts of resources. The asymmetric cryptographic algorithms RSA, ECC and MQQ were evaluated on platforms Desktop, ARM, MSP430 and AVR. The evaluations were performed using the SimpleScalar simulators, Sim-Panalyzer, MSPsim and AVRORA . The evaluation criteria were: processing time, memory usage and processor, as well as energy consumption. The data showed that the algorithm MQQ was more efficient than RSA and ECC algorithms in most assessment criteria, in addition, the ECC algorithm obtained the best results when compared with the RSA algorithm / Esse trabalho consiste na avaliação de desempenho de algoritmos criptográficos assimétrico em plataformas embarcadas usadas em Redes de Sensores Sem Fio (RSSF). Os dispositivos sensores têm baixa capacidade computacional e energética, portanto técnicas de segurança não devem consumir grande quantidade de recursos. Os algoritmos criptográficos assimétricos RSA, ECC e MQQ foram avaliados nas plataformas Desktop, ARM, MSP430 e AVR. A avaliação de desempenho foi realizada com auxílio dos simuladores SimpleScalar, Sim- Panalyzer, MSPsim e AVRORA. Os critérios de avaliação foram: tempo de processamento, uso de memória e processador, além do consumo de energia. Os dados revelaram que o algoritmo MQQ foi mais eficiente que os algoritmos RSA e ECC na maioria dos critérios de avaliação, além disso, o algoritmo ECC obteve os melhores resultados quando comparado com o algoritmo RSA

Orientadores: Gilmar Barreto, Fabiano Fruett / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-27T03:17:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_AlisonZille_D.pdf: 13013253 bytes, checksum: f91b8fca62e46bb344377ee363c93ee4 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Em um âmbito global, a conquista de maior produtividade na agricultura e pecuária é extremamente importante para combater a pobreza e a fome, uma vez que cerca de 78 % da população pobre do mundo vive na zona rural e depende destas atividades para sobreviver. Neste cenário, na busca por soluções a problemas práticos relacionados à agricultura e pecuária, o acesso à tecnologia é fator determinante, levando países em desenvolvimento a explorarem os benefícios do paradigma open source (livre acesso, modificação e distribuição). No Brasil, a cadeia produtiva de aves é um dos principais setores do agronegócio, que se baseia em um modelo de integração composto principalmente por pequenos produtores, extremamente dependentes das integradoras, financeira e tecnologicamente, e com baixo nível de automação em seus aviários. Entretanto, a automação das instalações avícolas é a principal oportunidade para a melhoria do desempenho produtivo e bem estar das aves, além de permitir o uso racional da propriedade e demais recursos naturais, impactando positivamente na qualidade de vida dos produtores. Assim, este trabalho descreve o projeto e desenvolvimento de um sistema de automação destinado ao monitoramento e controle em instalações destinadas a criação de frangos de corte. Apresentando-se como uma proposta de automação open source software e hardware, este sistema foi concebido com o intuito de atrair contribuições das mais variadas fontes, principalmente do meio acadêmico e de usuários, incitando a discussão e o desenvolvimento de meios técnicos e estruturais necessários a sua implantação e aceitação entre pequenos e médios produtores de frangos de corte. O processo de desenvolvimento deste sistema, conduzido inteiramente através do uso de ferramentas gratuitas ou open source, também se beneficiou pelo emprego da tecnologia de transmissão sem fio Zigbee® e de uma distribuição Linux Embarcado. O padrão Zigbee® favoreceu a abordagem open source ao permitir a elaboração de uma proposta modular de automação; diferentes dispositivos de hardware (módulos) que operam colaborativamente, monitorando o ambiente térmico, controlando os sistemas de climatização e iluminação e registrando informações relacionadas aos planteis. A adoção do Linux embarcado reduziu a preocupação com detalhes do hardware, o que direcionou o foco para o software e sua usabilidade, produzindo um sistema mais atraente a usuários e a desenvolvedores (pesquisadores, estudantes ou entusiastas) interessados em colaborar com o projeto. Durante avaliações conduzidas no protótipo do sistema, este se mostrou estável na execução do monitoramento e controle, além de apresentar custo relativamente baixo frente suas características. Este sistema é o primeiro passo na direção de uma solução de automação sustentável, que ao beneficiar a sociedade, através de um sistema configurável e de fácil utilização, esta contribui pra sua manutenção e evolução. A sustentabilidade desta proposta está vinculada à sua associação a projetos de ensino, pesquisa e, principalmente, extensão universitária, aproximando produtor rural e meio acadêmico, gerando melhoria da produção e qualidade das instalações avícolas ao passo que proporciona aprendizado técnico e científico em uma área de grande importância para a nossa economia / Abstract: In a global context, achieving greater productivity in agriculture is extremely important to combat poverty and hunger, since about 78% of the world¿s poor people live in rural areas and depend on agriculture to survive. In this way, looking for practical solutions to agriculture problems, aiming at improving the quality of life of rural community, the access to technology is a key factor, which has led developing countries to explore the benefits of open source paradigm (free access, modification and distribution). In Brazil, the broiler production chain is one of the main sectors of its agribusiness, based on an integrated production model composed mainly by small producers heavily dependent on the integrated industry, financial and technologically, and with low level of automation in their broiler houses. However, the broiler houses¿ automation is the main opportunity to improve birds¿ productive performance and welfare, and it facilitates the rational use of the property and other natural resources, impacting positively on the broiler farmers¿ quality of life. This work describes the design and development of an automation system for monitoring and control in facilities for raising broiler chickens. Presenting itself as an open source software and hardware automation proposal, this system is designed in order to attract contributions from various sources, mainly from academia and users, by encouraging discussion and the development of technical and structural means to its implementation and acceptance among small and medium producers of broiler chickens. The system¿s development process, conducted entirely through the use of free or open source tools, was also benefited by the adoption of the ZigBee® wireless transmission technology and an embedded Linux distribution. The ZigBee® standard favored the open source approach by enabling the preparation of a modular automation proposal; different hardware devices (modules) that operate collaboratively, monitoring the thermal environment, controlling the climatization and illumination systems and recording information related to breeding stocks. The adoption of embedded Linux reduced the concern with hardware details, which directed the focus to software and its usability, producing a system more attractive to users and developers (researchers, students and enthusiasts) interested to collaborate with the project. During evaluations conducted in the system prototype, it presented a stable behavior in the implementation of monitoring and control activities, as well a relatively low cost before its features. This system is the first step toward a sustainable automation solution, while it benefits society, through a configurable and easy-to-use system, this contributes to its maintenance and evolution. The sustainability of this proposal is linked to its association with educational, research and, mainly, university extension projects, bringing farmers and academia together, improving the production and the quality of broiler facilities while providing technical and scientific learning in an area of great importance to our economy / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica