O presente trabalho teve como objetivo propor e testar uma metodologia para a realização de bindings dinâmicos na tecnologia LonWorks®, com a finalidade de permitir que um Sistema Distribuído de Comunicação Telefônica Privada (SDCTP), também desenvolvido com a tecnologia LonWorks®, realizasse seus enlaces telefônicos. Para tal, utilizou-se uma metodologia voltada para equipamentos embarcados e a visão de agentes reativos no desenvolvimento de cada dispositivo de rede, oferecendo uma solução única, prática e totalmente inédita na tecnologia LonWorks® e nos dispositivos de PABX. Essa visão resultou no desenvolvimento de dispositivos inteligentes e totalmente autônomos, no que diz respeito aos seus processos internos, gerando resultados satisfatórios e mais eficientes do que se esperava com base nos requisitos levantados para o sistema SDCTP. Este trabalho é o ponto de partida e oferece uma base para o desenvolvimento de novas funcionalidades, tanto nos sistemas de telefonia atuais, quanto nas redes de controle. / This presentation has the goal to propose and test a new method to implement dynamic bindings in LonWorks® technology, allowing a new Private Telephony Comunication Distributed System (SDCTP), also developed with LonWorks® technology, to make their telephone links. In order to do this, a method for developping embedded systems and the reactive agent view was applied for each different devices in this new system, thus offering a unique, practical and innovative solution for both, LonWorks® and PBX systems. This view allowed the implementation of intelligent and autonomous devices, specially in their internal process, thus granting satisfactory and more efficient results based on the SDCTP requirements. This work is the kick-off and the basis for developing new functions for telephone systems and control networks.

Este trabalho de pesquisa aprofunda o conhecimento associado aos sistemas de automação modernos baseados em redes de controle LonWorks®, visando torná-los mais facilmente utilizáveis como meios de implementar ambientes pervasivos. Para tanto, foi proposto um modelo de relacionamento dinamicamente reconfigurável entre dispositivos de uma rede de controle, que permite conferir a um sistema de automação distribuído algumas características previstas na computação pervasiva. É proposta uma extensão do modelo de objetos na tecnologia LonWorks®, utilizando conceitos de middleware, de forma a conferir aos módulos da rede a capacidade de auto-gerenciamento dinâmico, de modo a modificar os seus comportamentos à medida que novas situações sejam identificadas. A extensão proposta foi aplicada experimentalmente, visando a sua validação e refinamento, como o sistema de comunicação interno de uma empresa, substituindo os PABXs convencionais, considerado em maiores detalhes. Constatou-se a impossibilidade de sua implementação com a tecnologia LonWorks® atual, que utiliza conexões estáticas, necessitando de um operador ou integrador para configurá-las, caso não seja adotada a extensão proposta. Como estudo de caso o projeto de um PABX baseado na tecnologia LonWorks® foi avaliado e discutido, contribuindo para a geração de uma nova metodologia de concepção de sistemas de automação que possam atender algumas propostas previstas na computação pervasiva. É proposto integrar a Tecnologia da Informação e Comunicação, com as ações e os comportamentos convencionais que as pessoas apresentam. Essa metodologia proposta supera os desafios de projetistas de sistemas de automação de ambientes, em especial os prediais, e obtém integração entre processos de forma que as pessoas não percebam que estão interagindo com um computador, cuja presença deverá cada vez mais se tornar onipresente. Além de facultar interfaces fáceis e naturais, tem-se também a incorporação dos conceitos da computação sensível a contexto nos sistemas de automação. / Pervasive or ubiquitous computing, proposes the integration between the information and communication technology with the actions and common behaviors presented by people. One of the challenges that it imposes to the environmental automation systems developers, specially building automation developers, is that this integration is processed in such a way that people do not realize they are interacting with a computer, thus its presence becomes omnipresent. Besides the need of an easy and natural interface, there is also the need to incorporate the sensitive computing context to the automation systems. The current control networks utilized in automation systems, building, home and industrial control do not show resources that support the requirements of pervasive computing. This research intend to improve the knowledge associated to modern automation systems, based on LonWorks® control networks, viewing to make them more easily usable as ways to implement pervasive environments. For that, a dynamically settable relationship model was proposed between the intelligent devices of a control network, which allows providing some foreseen characteristics on pervasive computing in a distributed automation system. A LonWorks® technology object model extension is proposed, using middleware concepts, in a dynamic way, to modify behaviors when new situations are identified. The proposed extension was experimentally applied to a few use cases, aiming at its validation and refinement, such as the internal communication of a company, which replaces the usual PABX, which was considered in greater detail. The impossibility of its implementation was found with the current technology, without the use of the proposed extension. Those cases were evaluated and discussed, contributing to a new automation system concept technology that can support provided proposals on pervasive computing.

Este trabalho de pesquisa aprofunda o conhecimento associado aos sistemas de automação modernos baseados em redes de controle LonWorks®, visando torná-los mais facilmente utilizáveis como meios de implementar ambientes pervasivos. Para tanto, foi proposto um modelo de relacionamento dinamicamente reconfigurável entre dispositivos de uma rede de controle, que permite conferir a um sistema de automação distribuído algumas características previstas na computação pervasiva. É proposta uma extensão do modelo de objetos na tecnologia LonWorks®, utilizando conceitos de middleware, de forma a conferir aos módulos da rede a capacidade de auto-gerenciamento dinâmico, de modo a modificar os seus comportamentos à medida que novas situações sejam identificadas. A extensão proposta foi aplicada experimentalmente, visando a sua validação e refinamento, como o sistema de comunicação interno de uma empresa, substituindo os PABXs convencionais, considerado em maiores detalhes. Constatou-se a impossibilidade de sua implementação com a tecnologia LonWorks® atual, que utiliza conexões estáticas, necessitando de um operador ou integrador para configurá-las, caso não seja adotada a extensão proposta. Como estudo de caso o projeto de um PABX baseado na tecnologia LonWorks® foi avaliado e discutido, contribuindo para a geração de uma nova metodologia de concepção de sistemas de automação que possam atender algumas propostas previstas na computação pervasiva. É proposto integrar a Tecnologia da Informação e Comunicação, com as ações e os comportamentos convencionais que as pessoas apresentam. Essa metodologia proposta supera os desafios de projetistas de sistemas de automação de ambientes, em especial os prediais, e obtém integração entre processos de forma que as pessoas não percebam que estão interagindo com um computador, cuja presença deverá cada vez mais se tornar onipresente. Além de facultar interfaces fáceis e naturais, tem-se também a incorporação dos conceitos da computação sensível a contexto nos sistemas de automação. / Pervasive or ubiquitous computing, proposes the integration between the information and communication technology with the actions and common behaviors presented by people. One of the challenges that it imposes to the environmental automation systems developers, specially building automation developers, is that this integration is processed in such a way that people do not realize they are interacting with a computer, thus its presence becomes omnipresent. Besides the need of an easy and natural interface, there is also the need to incorporate the sensitive computing context to the automation systems. The current control networks utilized in automation systems, building, home and industrial control do not show resources that support the requirements of pervasive computing. This research intend to improve the knowledge associated to modern automation systems, based on LonWorks® control networks, viewing to make them more easily usable as ways to implement pervasive environments. For that, a dynamically settable relationship model was proposed between the intelligent devices of a control network, which allows providing some foreseen characteristics on pervasive computing in a distributed automation system. A LonWorks® technology object model extension is proposed, using middleware concepts, in a dynamic way, to modify behaviors when new situations are identified. The proposed extension was experimentally applied to a few use cases, aiming at its validation and refinement, such as the internal communication of a company, which replaces the usual PABX, which was considered in greater detail. The impossibility of its implementation was found with the current technology, without the use of the proposed extension. Those cases were evaluated and discussed, contributing to a new automation system concept technology that can support provided proposals on pervasive computing.

The integration of control systems with wireless communication networks has gainedsignificant popularity, leading to the emergence of wireless networked control systems(WNCS). WNCS comprises wireless devices such as sensors, actuators, andcontrollers that work together to ensure system stabilizability. However, communicationamong these wireless devices often relies on relay nodes, which presents a challengein guaranteeing system stabilizability due to potential failures caused by natural eventsor malicious activities targeting and disabling these nodes. This study proposes an approach to enhance the resilience of wireless sensor networks(WSNs) utilizing the WirelessHART communication protocol. The objective is to designthe WSNs and controller that can ensure stabilizability, even in the specific number ofrelay node failures. The study employs two key methodologies: firstly, the analysis ofconditions such as controllability, observability, solvability of fault detection andisolation, and the associated requirements to guarantee system stabilizability. Secondly,MATLAB simulations are employed to test the proposed system. By combiningtheoretical analysis and practical simulations, the study provides valuable insights anddesign strategies that contribute to the advancement of WNCS, enabling their reliabilityand stability in the face of potential relay node failures. / Integrationen av styrsystem med trådlösa kommunikationsnätverk har blivit mycketpopulär, vilket har lett till framväxten av trådlösa nätverksstyrningssystem (WNCS).WNCS omfattar trådlösa enheter som sensorer, aktuatorer och styrenheter som arbetartillsammans för att säkerställa systemets stabilisering. Kommunikationen mellan dessatrådlösa enheter förlitar sig emellertid ofta på relänoder, vilket utgör en utmaning föratt garantera systemets stabilisering på grund av potentiella fel orsakade av naturligahändelser eller skadliga aktiviteter som riktar sig mot och inaktiverar dessa noder. Denna studie föreslår ett tillvägagångssätt för att förbättra motståndskraften hos trådlösasensornätverk (WSNs) med hjälp av kommunikationsprotokollet WirelessHART. Måletär att utforma WSN och styrenheter som kan säkerställa stabilisering även vid ettspecifikt antal relänodfel. Studien använder sig av två huvudsakliga metoder: för detförsta analys av villkor såsom styrbarket, observerbarheten, lösbarheten hos felupptäcktoch isolering metod och de tillhörande kraven för att garantera systemets stabilisering.För det andra används MATLAB-simuleringar för att testa det föreslagna systemet.Genom att kombinera teoretisk analys och praktiska simuleringar ger studien värdefullainsikter och designstrategier som bidrar till framsteg inom WNCS, vilket möjliggörtillförlitlighet och stabilitet även vid potentiella fel på relänoder.

This work investigates communication issues in high-frequency power converters. A novel control communication network (Power Electronics System Network or PES Net) is proposed for modular, medium and high-power, converters. The network protocol, hardware and software are designed and implemented. The PES Net runs at 125 Mb/s over plastic optical fiber allowing converter switching frequencies in excess of 100 kHz. Communication control is implemented in a field programmable gate array device. A novel synchronization method applicable to ring networks is proposed. The effect of the communication delay on the power converter operation is studied. / Master of Science

While a lot of efforts have been on outdoor intelligent systems, internal living environment system that suits the occupancy’s behaviour has not received much attention. The intelligent living environment designed in this study has three components; the physical world (environment), the database and the decision maker. The study sought to design a model that senses ever changing home conditions such as lights, doors and windows. Other variables that were looked at include, but not limited to the number of people in the room and inside thermodynamics and human activity. Global information such as temperature, gas or electricity usage and time of the day will also be received by the system through various sensing facilities. The information will be sent to a rules engine for a decision on an appropriate action to be taken. The action may include just turning off the lights, in the case of a mild abnormality or a high alert to an emergency response unit in a most severe case. The study proposes a context aware and proactive neural networks control system to control a living environment with a main focus on the aged citizens living alone. The proposed living environment was not developed to an actual or “mock” building containing a representation of subset of sensors, actuators and controllers as used in the actual systems due to lack of funding. However, the study will report on the modelling and simulation of the home system variables based on the chosen Artificial Intelligent technique using MATLAB/SIMULINK. These results indicate a possibility of implementing the designed living environment to increase the resident’s security. / Electrical and Mining Engineering / M. Tech. (Engineering: Electrical)