Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-05-03T22:56:48Z No. of bitstreams: 1 FelipeDenisMendoncaDeOliveira_TESE.pdf: 5762435 bytes, checksum: f710387481b7dc41c1ff916b28138dbf (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-05-05T19:51:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FelipeDenisMendoncaDeOliveira_TESE.pdf: 5762435 bytes, checksum: f710387481b7dc41c1ff916b28138dbf (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-05T19:51:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FelipeDenisMendoncaDeOliveira_TESE.pdf: 5762435 bytes, checksum: f710387481b7dc41c1ff916b28138dbf (MD5) Previous issue date: 2015-08-03 / Uma Rede de Sensores sem Fio (RSSF) consiste de dispositivos distribu?dos em uma ?rea com a finalidade de monitorar vari?veis f?sicas, tais como temperatura, press?o, vibra??o, movimento e condi??es ambientais em locais onde as redes cabeadas seriam complicadas ou impratic?veis de serem implementadas, por exemplo, aplica??es industriais de dif?cil acesso, monitoramento e controle de po?os petrol?feros terrestres ou mar?timos, no acompanhamento de extensas ?reas de cultivo agr?rio e animal, entre outros. Para ser vi?vel, uma RSSF deve possuir requisitos importantes, tais como baixo custo, baixa lat?ncia e, principalmente, baixo consumo de energia. Entretanto, para garantir tais requisitos, essas redes sofrem limita??o de recursos, al?m de, eventualmente, serem utilizadas em ambientes hostis, levando a altas taxas de falhas, tais como roteamentos segmentados, perda de mensagens, reduzindo a efici?ncia podendo chegar, inclusive, a comprometer a rede como um todo. Este trabalho tem por objetivo apresentar o FTE-LEACH, um protocolo de roteamento energeticamente eficiente e tolerante a falhas, mantendo a efici?ncia na comunica??o e na dissemina??o de dados. Tal protocolo foi desenvolvido baseado no padr?o IEEE 802.15.4 e voltado ?s redes industriais com recursos energ?ticos limitados. / A Wireless Sensor Network (WSN) consists of distributed devices in an area in order to monitor physical variables such as temperature, pressure, vibration, motion and environmental conditions in places where wired networks would be difficult or impractical to implement, for example, industrial applications of difficult access, monitoring and control of oil wells on-shore or off-shore, monitoring of large areas of agricultural and animal farming, among others. To be viable, a WSN should have important requirements such as low cost, low latency, and especially low power consumption. However, to ensure these requirements, these networks suffer from limited resources, and eventually being used in hostile environments, leading to high failure rates, such as segmented routing, mes sage loss, reducing efficiency, and compromising the entire network, inclusive. This work aims to present the FTE-LEACH, a fault tolerant and energy efficient routing protocol that maintains efficiency in communication and dissemination of data.This protocol was developed based on the IEEE 802.15.4 standard and suitable for industrial networks with limited energy resources

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IvanovitchMDS.pdf: 411979 bytes, checksum: a431957d3dc2eb80548829e8010ed589 (MD5) Previous issue date: 2008-10-10 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The greater part of monitoring onshore Oil and Gas environment currently are based on wireless solutions. However, these solutions have a technological configuration that are out-of-date, mainly because analog radios and inefficient communication topologies are used. On the other hand, solutions based in digital radios can provide more efficient solutions related to energy consumption, security and fault tolerance. Thus, this paper evaluated if the Wireless Sensor Network, communication technology based on digital radios, are adequate to monitoring Oil and Gas onshore wells. Percent of packets transmitted with successful, energy consumption, communication delay and routing techniques applied to a mesh topology will be used as metrics to validate the proposal in the different routing techniques through network simulation tool NS-2 / Grande parte do monitoramento de po?os petrol?feros terrestres realizados atualmente est? baseado em solu??es sem fio (wireless). Todavia, essas solu??es apresentam uma configura??o defasada tecnologicamente na medida em que s?o utilizados r?dios anal?gicos e topologias de comunica??o ineficientes. Por outro lado, tecnologias que adotam r?dios digitais podem proporcionar solu??es mais eficientes relacionadas com o consumo de energia, seguran?a e toler?ncia a falhas. O trabalho investiga se as Redes de Sensores Sem Fio, tecnologia de comunica??o que utiliza r?dios digitais, s?o adequadas para o monitoramento de po?os petrol?feros terrestres. Porcentagem de pacotes entregues com sucesso, consumo de energia, atrasos de comunica??o e t?cnicas de roteamento para uma topologia em malha s?o as m?tricas usadas para validar a proposta atrav?s da ferramenta de simula??o NS-2

Redes de Sensores Sem Fio são um tipo especial de rede ad-hoc que são posicionadas em uma região para monitorar fenômenos físicos. Considerando que os sensores dessas redes são independentes e possuem um raio de cobertura pequeno, é comum a utilização de um grande número de sensores para monitorar uma área grande. Um problema nesses tipos de redes é garantir que o máximo de dados capturados por esses sensores sejam coletados e transmitidos até uma estação base para que possam ser analisados por usuários. Uma abordagem para resolver esse problema é por meio da utilização de sensores especiais chamados cluster heads. Esses sensores são posicionados estrategicamente para coletar a informação de um grupo de sensores e transmiti-la para a estação base. Assim surge a necessidade de agrupar esses sensores. Nesse trabalho é proposta uma técnica híbrida baseada no algoritmo de agrupamento de dados K-Médias e em detecção comunidades em redes complexas. Esse algoritmo, chamado de QK-Médias, tenta aproveitar as vantagens das duas abordagens em duas etapas. Primeiro a rede é quebrada em comunidades usando uma técnica de detecção de comunidades. Em seguida essas comunidades são quebradas em subcomunidades de tal forma que os cluster heads consigam gerenciar. Os resultados obtidos a partir do agrupamento de sensores utilizando o QK-Médias mostram que é possível diminuir o número de mensagens perdidas na rede utilizando menos cluster heads que algoritmos tradicionais de agrupamento em redes de sensores sem fio / Wireless Sensor Networks are a special kind of ad-hoc network that are deployed in a monitoring field in order to detect some physical phenomenon. Due to the low dependability of individual nodes and small radio coverage, it is common to use a large number of sensors. A common problem in this sort of network is to guarantee that the highst number of captured data was sucessfull broadcast to the base station. One approach to solve this problem use special sensors called cluster heads. These sensors are responsible for collecting data from a group of common sensors and broadcast it to a base station. Thus, it is necessary to cluster these sensors. Here we propose a hybrid clustering algorithm based on community detection in complex networks and traditional K-means clustering technique: the QK-Means algorithm. This new algorithm is composed by two steps. First, the network is broken into communities and then broken into subcommuinties that the cluster heads can deal with. Simulation results show that QK-Means can decrease the rate of lost messages in the network using less cluster heads than tradicional clustering algorithms

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-04-06T12:24:58Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Kalil Araujo Bispo - Versão Final da Tese para a Biblioteca.pdf: 2225128 bytes, checksum: 8010e027c8884242fe1de82687aef45f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-06T12:24:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Kalil Araujo Bispo - Versão Final da Tese para a Biblioteca.pdf: 2225128 bytes, checksum: 8010e027c8884242fe1de82687aef45f (MD5) Previous issue date: 2015-08-24 / CAPEs / As Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs) são redes com recursos limitados, como processamento, largura de banda, memória e, o mais importante, energia. Dessa forma, as aplicações para nós sensores devem criar condições de realizar suas operações de sensoriamento e processamento no maior tempo possível, como também mecanismos que possam ajudar na economia de energia, por exemplo, a utilização de melhores algoritmos, agregação de dados, mecanismos de auto-gerenciamento, dentre outros, respeitando as limitações de recursos das RSSF. Algumas pesquisas na área mostram que solucionar esse tipo de problema não é uma tarefa fácil de ser resolvida. Sendo assim, este trabalho propõe uma solução de economia de energia para RSSF e uma forma comum de compartilhamento de dados entre aplicações e redes diferentes, baseada em uma Infraestrutura Semântica para RSSF chamada SITRUS. Ela utiliza reconfiguração paramétrica nos nós sensores em tempo de execução, a partir de dados de sensoriamento processados fora da RSSF, utilizando ontologias desenvolvidas com esse propósito para o processamento desses dados. SITRUS é formada por duas partes importantes: o Middleware Ciente de Reconfiguração para Rede de Sensores Sem Fio (RAMSES), responsável pelo transporte de dados e gerenciamento de serviços das aplicações que são executadas nos nós sensores; e o Módulo de Processamento Semântico da Informação (SIP), que tem por finalidade categorizar os dados para a geração da base de dados semântica. Esta base de dados servirá para a tomada de decisões de reconfiguração dos nós sensores e para o processamento de consultas sobre as RSSFs. A escolha por esse modelo se deve ao fato de que o processamento referente à reconfiguração da RSSF não sofre intervenção humana. O processamento é determinado pelo SIP e executado pelo RAMSES. Dessa forma, segue-se um modelo baseado em semântica formal. Pretende-se também que a SITRUS favoreça a integração de diferentes aplicações pelo compartilhamento de dados relativos a um mesmo contexto. Os benefícios desta abordagem incluem o enriquecimento dos dados pela associação de seu significado, e não apenas pela sintaxe dos dados, facilitando assim o seu acesso e eliminando ambiguidades. Como forma de demonstrar a eficiência da SITRUS, uma avaliação experimental do consumo de energia com algumas aplicações e diferentes cenários foi realizada, mostrando em seus resultados que a SITRUS atende ao que foi proposto no que diz respeito ao gerenciamento do consumo de energia. / Wireless Sensor Networks (WSNs) are networks with limited resources such as processing, bandwidth, memory, and most importantly, energy. Thus, applications for sensor nodes must create conditions to perform their sensing and processing operations as long as possible, as well as mechanisms that can help to save energy, for example, such as the use of better algorithms, data aggregation, self-management mechanisms, among others, in compliance the resource limitations of WSN. Some research in the area show that solving this problem is not an easy task to be addressed. Thus, this paper proposes a power saving solution for WSN and a common way of sharing data between different applications and networks based on a Semantic Infrastructure for WSN called SITRUS. It uses parametric reconfiguration in sensor nodes at runtime, from sensing data processed outside the WSN using ontologies developed for this purpose for processing such data. SITRUS consists of two major parts: RAMSES, responsible for data transport and service management applications that run on the sensor nodes; and SIP, which is intended to categorize the data for generating the semantic database. This database will serve for decision making on the reconfiguration of sensor nodes and for query processing on WSNs. The choice for this model is due to the fact that the processing related to the reconfiguration of WSN does not suffer human intervention. Processing is determined by SIP and performed by RAMSES. Thus, it follows a model based on formal semantics. It is intended that the SITRUS encourages the integration of different applications by sharing data on a same context. The benefits of this approach include the enrichment of the data by the association of its meaning, and not only by the syntax of the data, thus facilitating their access and eliminating ambiguities. In order to demonstrate the effectiveness of SITRUS, an experimental evaluation of power consumption with some applications and different scenarios was performed, and the results shows that SITRUS serves to what has been proposed in regard to management of the energy consumption.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-12T12:58:40Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) avld-tese-2016.pdf: 5797292 bytes, checksum: 0ff6ad41cf04121ad18911a2cc983ef8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-12T12:58:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) avld-tese-2016.pdf: 5797292 bytes, checksum: 0ff6ad41cf04121ad18911a2cc983ef8 (MD5) Previous issue date: 2015-12-16 / FACEPE / Rede de Sensores Sem Fio (RSSF) é um tipo de rede ad hoc formada tipicamente por centenas de pequenos dispositivos, chamados de nós sensores, os quais cooperam entre si para coletar e enviar informações até um nó sorvedouro. Esses nós sensores possuem recursos limitados de processamento, armazenamento e energia. Geralmente, a RSSF é implantada para coleta de informações em ambientes de difícil acesso, impossibilitando a substituição dos nós sensores caso apresentem alguma falha ou quando a energia acaba. Sendo assim, planejar e estimar o tempo de vida (consumo de energia) e a qualidade do serviço (confiabilidade) de uma RSSF antes de implantá-la são atividades cruciais. Existem duas deficiências quando se observam soluções para o problema mencionado: elas se concentram na avaliação do consumo da aplicação ou apenas da infraestrutura de comunicação( e.g., protocolos de comunicação); e, quando os trabalhos avaliam os dois juntos, eles avaliam ou o consumo de energia ou a confiabilidade, e não ambas. Tais deficiências devem ser resolvidas para se ter um bom planejamento da RSSF. Neste cenário, esta tese propõe uma metodologia para guiar o usuário no desenvolvimento de RSSFs levando em consideração o consumo de energia e a confiabilidade das aplicações e da infraestrutura. A metodologia orienta o usuário no planejamento, codificação, otimização, validação e implantação da RSSF. Com relação à avaliação, a metodologia inclui quatro conjuntos de modelos formais baseados em Coloured Petri Ned (CPN) e em Reliability Block Diagram (RBD) para avaliar o consumo de energia e a confiabilidade, respectivamente. Esses quatro conjuntos de modelos são criados através de um processo de composição usando pequenos modelos reusáveis. Todas as atividades da metodologia são suportadas por um conjunto de ferramentas que automatiza a avaliação das RSSFs. Os modelos CPN e RBD foram validados através de experimentos, comparando os resultados obtidos a medições e dados encontrados na literatura. Uma análise de sensibilidade foi realizada para identificar quais fatores tem maior impacto sobre o consumo de energia e a confiabilidade das RSSFs. As contribuições foram a metodologia, unindo o planejamento da aplicação com da infraestrutura da RSSF e avaliando o consumo de energia e a confiabilidade de forma integrada; os modelos formais baseados nas instâncias da RSSF; o conjunto de ferramentas para suportar a metodologia proposta; e a análise de sensibilidade, que mostrou quais fatores afetam mais o consumo e a confiabilidade da RSSF. / Wireless Sensor Network (WSN) is an ad hoc network typically formed by hundreds of small devices called sensor nodes, which cooperate to collect and send information to a sink node. These sensor nodes have limited processing, storage and energy resources. Generally, the WSN is deployed to collect information in inaccessible environments, making it impossible to replace the sensors if they have any failure or when the energy is over. In this way, planning and estimating the lifetime (power consumption) and quality of service (reliability) of a WSN, considering the application and infrastructure before deploying are crucial activities. There are two deficiencies when looking at solutions for the mentioned problem: they focus on evaluating the power consumption of the application or just the infrastructure of WSN; and, when the studies evaluate both together, either they evaluate power consumption and reliability, not both. These deficiencies should be addressed to enable a good WSN planning. In this scenario, this thesis proposes a methodology to guide the user in the WSNs development, considering the power consumption and reliability of the application and the infrastructure of the WSN. The methodology guides the user in the design, coding, optimization, validation and deployment of a WSN. Regarding the evaluation, the methodology includes four sets of formal models based on Coloured Petri Ned (CPN) and Reliability Block Diagram (RBD) to evaluate the power consumption and reliability of the WSN, respectively. These four models are created by a process of composition using small reusable models. All activities of the methodology are supported by a set of tools that automates the WSN evaluation. CPN and RBD models were validated by experiments, comparing the results obtained by the models with results of the measurements or study in the literature. A sensitivity analysis was performed to identify which factors impact on power consumption and reliability of the WSN using the proposed models. The contributions were the methodology, combining the planning of the application with the WSN infrastructure and evaluating power consumption and reliability in an integrated way; formal models based on WSN instances; the set of tools to support the proposed methodology; and the sensitivity analysis, which showed the factors that most affect the consumption and reliability of WSN.

Made available in DSpace on 2015-04-22T22:00:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Thales Ruano Barros de Souza.pdf: 1498428 bytes, checksum: 00ad867812a75177cff9522fd68c06de (MD5) Previous issue date: 2014-02-21 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Wireless Sensor Networks can be used in several applications such as monitoring and study of thermal comfort in indoor environment. However, since the sensors nodes are battery powered, the cost of network maintenance can quickly exceed the cost of whole monitoring system. In this work, it is proposed and evaluated a routing protocol considering the monitored variables in sensors nodes to form groups of sensors in order to reduce the intra cluster communication. Our solution uses not only localization but also temperature and relative humidity collected by each sensor node to elect cluster heads (CHs). The k-means algorithm was used to group the correlated sensors nodes. Results show that the proposed scheme has a performance 50% higher than the state-of-the-art algorithms in relation to residual energy and network lifetime. Therefore there is a substantial gain when we exploit the correlation structure of the collected data to form groups and to elect CHs. / As Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs) podem ser utilizadas em aplicações de monitoramento e estudo do conforto térmico em ambientes fechados, devido a sua capacidade de sensoriamento, baixo custo e implantação rápida. Porém o custo de manutenção pode ultrapassar o custo do próprio sistema de monitoramento, isso porque os nós sensores são alimentados por bateria. Nesta dissertação é proposto e avaliado um protocolo de roteamento que leva em consideração as variáveis monitoradas na formação dos grupos de nós sensores, para redução da comunicação intragrupo. A solução proposta utiliza, não apenas a localização dos nós sensores, mas também a temperatura e a umidade relativa coletadas por cada nó sensor, para a eleição dos cluster-heads (CHs). Para agrupar os nós sensores com medidas correlacionadas, utilizamos o algoritmo k-means, que agrupa instâncias similares. Os experimentos mostram que, em comparação com outros algoritmos da literatura, o consumo de energia chegou a ser reduzido em 50%. Portanto há um ganho substancial quando se explora a estrutura de correlação das variáveis coletadas na formação dos grupos e na eleição dos CHs.

Made available in DSpace on 2014-07-29T14:57:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Massahide.pdf: 1538866 bytes, checksum: bf1e16c65a3daf1ccb9af9a3515538e3 (MD5) Previous issue date: 2011-08-29 / Solutions in healthcare are focused on diagnostics, productivity and personal care in this way, theWireless Sensor Networks WSN allow health professionals to monitor people more efficiently. To make integration between WSN and the applications and interfaces that health professionals use more effective its needed a software component that facilitates and mitigates the problems of developing these applications, this component is called middleware. From the perspective of software development, this middleware mainly offers the advantage of focusing the work on the requirements of the software, making the programmer not to worry about the characteristics of hardware and interconnection of devices in the WSN. In the way to facilitate the use of applications in healthcare, this middleware offers some features that are introduced to simplify and ensure the transmission of information in addition to providing reliable use of them. In this work we propose a middleware named Kratos that allows portability and concurrent execution of applications by standardized interfaces to mobile devices, allowing their use in sensor networks applied to health in a transparent way. To evaluate the use of Kratos and its functionality was proposed an application scenario for monitoring electrocardiographic signals (ECG), which will conduct the monitoring and sending alerts to mobile devices from a medical staff. The implementation of the ECG sensor and all the modeling of middleware is in compliance with the IEEE 1451 family of standards. / As soluções na área da saúde focam em diagnósticos, produtividade e cuidados pessoais. Desta forma, as Redes de Sensores Sem Fio RSSF permitem aos profissionais de saúde o monitoramento mais eficiente das pessoas. Para que seja mais eficiente a integração entre as RSSF e as aplicações e interfaces que os profissionais de saúde utilizam, é necessário um componente de software que facilite e mitigue os problemas do desenvolvimento dessas aplicações, a este componente denominamos middleware. Da perspectiva do desenvolvimento de software, este middleware oferece principalmente a vantagem de poder focar o trabalho nas exigências do software, livrando o programador da preocupação com características de hardware e interconexão de dispositivos na RSSF. A fim de facilitar o uso de aplicações na área de saúde, este middleware propõe características que são introduzidas para simplificar e garantir a transmissão de informações, além de proporcionar o uso confiável das mesmas. Nesta dissertação é proposto o middleware Kratos que permite portabilidade e execução concorrente das aplicações por meio de interfaces padronizadas com dispositivos móveis, possibilitando assim o seu uso em redes de sensores aplicadas a saúde de forma transparente. Para validar o uso do Kratos e suas funcionalidades foi proposto um cenário de aplicação para o monitoramento de sinais eletrocardiográficos (ECG), que realiza o monitoramento e envio de alertas para dispositivos móveis de uma equipe médica. A implementação do sensor de ECG bem como toda a modelagem do middleware está em conformidade com a família de padrões IEEE 1451.

Submitted by Márcia Silva (marcialbuquerq@yahoo.com.br) on 2017-11-16T18:57:52Z No. of bitstreams: 1 Tese_completa_JuanGColonna.pdf: 14919946 bytes, checksum: e525d20972ecf19b31a0f8f85772dbe0 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-11-16T20:14:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese_completa_JuanGColonna.pdf: 14919946 bytes, checksum: e525d20972ecf19b31a0f8f85772dbe0 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-11-16T20:17:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese_completa_JuanGColonna.pdf: 14919946 bytes, checksum: e525d20972ecf19b31a0f8f85772dbe0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-16T20:17:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_completa_JuanGColonna.pdf: 14919946 bytes, checksum: e525d20972ecf19b31a0f8f85772dbe0 (MD5) Previous issue date: 2017-09-15 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Wildlife monitoring is often used by biologists and ecologists to acquire information about animals and their natural habitats. In survey programs, specialists collect environmental information to infer about animal population status and their variations over time. The main goal of such programs is to identify environmental problems in early stages. However, acquiring the necessary data for this purpose is a manual work and must be carried out by groups of experts in areas of di cult access during long periods of time. In this context, Wireless Sensor Networks (WSNs) are useful alternatives to alleviate the manual work. Such networks are made up of small sensors with transmission, storage, and local processing capabilities. These networks enable bioacoustic methods for automatic species recognition to be embedded in the sensor nodes in order to automate and simplify the monitoring task. Since animal sounds usually provide a species ngerprint, it can be used to recognize the presence or absence of a target species in a site. Accordingly, in this thesis, we present an approach that combines machine learning methods, WSNs and bioacoustic signal processing techniques for wildlife monitoring based on animal calls. 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. Our solution integrates four fundamental steps: noise ltering and bioacoustic signal enhancement, automatic signal segmentation, acoustic features extraction, and classi cation. We also consider the WSNs limitations, trying to reduce the communication and processing load to extend the sensors' lifetime. To accomplish with the restriction imposed by the hardware, we represent the acoustic signals by a set of low-level acoustic descriptors (LLDs or features). This representation allows us to identify speci c signal patterns of each species, reducing the amount of information necessary to classify it. The adverse environmental conditions of the rainforest pose additional challenges, such as noise ltering. We developed a ltering method based on Singular Spectrum Analysis (SSA). This choice was based on several comparisons with other ltering methods. The SSA method has additional advantages: it is non-parametric, it adapts to the di erent input signals, and it has an equivalent / O monitoramento de animais silvestres em seu habitat natural é objeto de estudo de biólogos e ecólogos que coletam informações ambientais para inferir o estado das popula ções animais e suas variações ao longo do tempo. Um objetivo especí co desses estudos é identi car problemas ecológicos em estágios iniciais. No entanto, a coleta das informações é um trabalho manual que deve ser realizado por um grupo de especialistas em áreas de difícil acesso durante períodos de tempo prolongados. Neste contexto, as Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) são uma alternativa viável ao monitoramento manual. Estas redes são constituídas por pequenos sensores com capacidade de transmissão, armazenamento e processamento local. Isto possibilita que métodos bioacústicos para reconhecimento automático de espécies sejam embarcados nos nós sensores para automatizar e simpli car a tarefa de monitoramento. Como os sons produzidos pelos animais oferecem uma impressão digital bioacústica, esta pode ser usada para identi car a presença ou ausência de uma espécie particular em uma região. Neste trabalho, apresentamos uma abordagem que utiliza aprendizagem de máquina, RSSF e processamento digital de sinais bioacústicos para reconhecer espécies animais com base em suas vocalizações. Como prova-de-conceito, aplicamos nossa solução para identi- car de forma automática diferentes espécies de anuros. Escolhemos anuros uma vez que são utilizados como indicadores precoces de estresse ecológico, pelo fato de serem sensíveis às mudanças do habitat e oferecerem informações sobre os ecossistemas terrestre e aquático. Nossa abordagem integra quatro operações fundamentais: filtragem de ruídos e aprimoramento dos sinais acústicos, segmentação automática desses sinais, extração de descritores acústicos e classificação. Além disso, nossa solução considera as limitações de RSSF, buscando reduzir a carga de processamento e comunicação para prolongar o tempo de vida dos sensores. Portanto, representamos os sinais por um conjunto de descritores acústicos de baixo nível (Low-Level Acoustic Descriptors - LLDs) conhecidos como Mel Frequency Cepstral Coe cients (MFCCs). A técnica escolhida para filtrar os ruídos ambientais foi o Singular Spectrum Analysis (SSA), esta escolha foi baseada nas diversas comparações que zemos com outros métodos de filtragem. Além disso, o SSA é não paramétrico, se adapta ao coaxar de cada espécie e possui um esquema equivalente na teoria de ltros FIR, o que possibilita ter uma implementação com complexidade computacional constante. Ainda no método de ltragem, desenvolvemos uma versão robusta do SSA. Esta nova versão é mais tolerante aos diferentes ruídos ambientais, sejam estes Gaussianos ou não. A robustez também permitiu identi car os componentes acústicos causados pelos ruídos ambientais associados com as baixas frequências. No que diz respeito à segmentação, primeiro realizamos uma comparação entre diferentes LLDs baseados na teoria da informação. Nesta etapa, desenvolvemos um método não supervisionado capaz de se adaptar às diferentes condições de ruídos ambientais, sejam estes branco ou coloridos. Na segunda etapa, adaptamos dois dos LLDs comparados para funcionamento incremental. Assim, foi possível de nir uma metodologia para segmentar os sinais acústicos em tempo real com custo de memória constante, ideal para ser embarcado em um nó sensor de baixo custo e obter as porções dos áudios que possuem as informações relevantes para o reconhecimento das espécies. Finalmente, avaliamos diferentes estratégias de classi cação e propusemos uma nova forma de validação cruzada para avaliar a capacidade de generaliza ção do método. Portanto, a validação cruzada tradicional de sílaba-por-sílaba foi substituída por uma validação cruzada que separa diferentes indivíduos nos conjuntos de teste e treinamento. Isto viabilizou uma avaliação mais justa e permitiu estimar o comportamento nal que o método de classi cação embarcado no nó sensor teria em uma situação real. Dentre os métodos de classi cação planos comparados descobrimos que SVM e kNN são os mais promissores. Todavia, propomos e desenvolvemos uma estratégia de classi cação hierárquica multirótulo para decompor e simpli car o espaço de decisões do classi cador e simultaneamente reconhecer a família, o gênero e a espécie de cada amostra. Isto nos permite concluir que nossa abordagem é exível o su ciente para se adaptar aos diferentes cenários monitorados, sem deixar de otimizar a relação custo-benefício da solução de monitoramento proposta.

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2014-12-03T17:40:18Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Roberto Vito Rodrigues Filho - 2013.pdf: 5032081 bytes, checksum: 38e74b2094416a7b86dc95fcf2ace961 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-12-04T14:50:02Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Roberto Vito Rodrigues Filho - 2013.pdf: 5032081 bytes, checksum: 38e74b2094416a7b86dc95fcf2ace961 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-04T14:50:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Roberto Vito Rodrigues Filho - 2013.pdf: 5032081 bytes, checksum: 38e74b2094416a7b86dc95fcf2ace961 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2013-08-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Body Sensor Networks (BSN) are a technology used to supply individual’s vital signs to ubiquitous and pervasive systems. This systems applied to the healthcare area uses BSN to monitor patient’s vital signs remotely, that is without them being in a hospital environment. This technology applied as a base to this application assists healthcare professional to remotely monitor patients, which contribute to solve healthcare services problems. One of those problems is the crowded treatments centers. The usage of BSN, by conditioning remote monitoring, can colaborate to reduce the patients’ needs to consistently go to hospitals, thus contributing to reduce the number of patients in those environments. Given this tecnology potential comes the need to develop good quality applications. However, considering an analysis of BSN projects applied to the healthcare field, the usage of inadequated hardware platforms are noticed. Therefore aiming to make the development of this type of applications easier, it is proposed a simulator specific for BSN applied to the healthcare field. Hence, this work’s goal is to show this application simulator through the usage of a simulated hardware platform which takes intoconsiderationhealthcare demands to provide a test environment. / As Redes de Sensores do Corpo Humano (RSCH) são uma tecnologia utilizada para o fornecimento de sinais vitais de um indivíduo para sistemas pervasivos. Esses sistemas aplicados à área da saúde utilizam as RSCH para o monitoramento de sinais vitais de um paciente de forma remota, sem que o mesmo tenha que estar em um ambiente hospitalar. Essa tecnologia usada como base dessas aplicações, auxiliam os profissionais da saúde no monitoramento de pacientes à distância, ajudando a resolver problemas na prestação de serviço de saúde. Um desses problemas é a lotação dos centros de atendimento. A utilização das RSCH, por condicionar o monitoramento remoto, colabora na redução da necessidadeconstantedaidadopacienteaoshospitais,contribuindoassimcomaredução da lotação nesses ambientes. Com o potencial dessa tecnologia surge a necessidade de desenvolver aplicações de qualidade. Entretanto, considerando uma análise dos projetos de RSCH aplicados à área da saúde, nota-se a realização de testes em ambientes e plataformas de hardware inadequados. Dessa forma, visando facilitar o desenvolvimento deaplicaçõesnestaárea,épropostoumsimuladorespecíficoparaRSCHaplicadasàárea dasaúde.Assim,oobjetivodestetrabalhoémostraressesimuladordeaplicaçõesatravés da utilização de uma plataforma simulada de hardware, a qual leva em consideração as demandas da área médica, para prover um ambiente de testes.

Made available in DSpace on 2015-04-11T14:02:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Afonso.pdf: 820074 bytes, checksum: 796ca447ff3c69734519173f92044438 (MD5) Previous issue date: 2013-03-27 / Wireless Sensor Networks (WSNs) can be used in environmental conservation applications and studies due to its wireless communication, sensing, and monitoring capabilities. In the Ecology context, amphibians are used as bioindicators of ecosystemic changes of a region and can early indicate environmental problems. Thus, biologists monitor the anuran (frogs and toads) population in order to establish environmental conservational strategies. Anuran were chosen because the sounds they emit allow classification by using microphones and signal processing. In this work we propose and evaluate some distributed algorithms for anuran classification based on their calls (vocalizations) in the habit using WSNs. This method is interesting because it is not intrusive and it allows remote monitoring. Our solution builds cluster of nodes whose acoustic collected measurements are correlated. The nodes of the same group are combined to generate local classification decisions. Then, these decisions are combined to generate a global decision. We use k-means algorithm for clustering nodes with correlated measurements, which groups instances by similarity. Experiments show that, in comparison with other literature algorithms, the error rate of our solution were 26 pp (percentage points) lower. / As Redes de Sensores Sem Fios (RSSFs) podem ser utilizadas em aplicações de conservação e estudo ambiental devido à sua capacidade de sensoriamento, monitoramento e comunicação sem fio. Dentro do contexto da Ecologia, os anfíbios são utilizados como bioindicadores de mudanças no ecossistema de uma região e podem precocemente indicar problemas ambientais. Desta forma, os biólogos monitoram a população de anuros (sapos e rãs) a fim de estabelecer estratégias de conservação do meio ambiente. Os anuros são escolhidos por causa sons que emitem (coaxar), que permitem a identificação dessas espécies por meio de microfones e processamento do sinal. Portanto, neste trabalho propomos e avaliamos alguns algoritmos distribuídos para classificação de anuros baseados em suas vocalizações em seu habitat usando RSSF. Este método é interessante pois não é intrusivo e permite o monitoramento remoto. Nossa solução cria grupos de nós sensores cujas medidas acústicas coletadas estão correlacionadas. Os dados dos nós de um mesmo grupo são combinados para gerar decisões de classificação locais. Essas decisões são então combinadas para formar uma decisão global. Para agrupar os nós com medidas correlacionadas, utilizamos o algoritmo k-means, que agrupa instâncias similares. Os experimentos mostram que, em comparação com outros algoritmos da literatura, a taxa de erro da nossa solução chegou ser até 26 pp (pontos percentuais) menor.