This paper presents the study of Parallel Multiobjective Evolutionary Algorithms to
enable the automation of exterior lighting designs by computers and results in an optimized
version of the algorithm. The resulting algorithm basically works with variable length
chromosomes and for which intrinsic operators of crossover and mutation were created.
The fitness function was determined through a statistical evaluation method (difference of
means), thus enabling the comparison of how different options of fitness functions could
impact the performance of the proposed parallel multi-objective evolutionary algorithm.
The chosen fitness function enables to develop more efficiently automated designs for exterior
lighting. Moreover, adding to the proposed evolutionary algorithm, an application
was developed in which the user chooses which the heights of the poles, lamps and fixtures
to use and also the layout of the area to be illuminated (allowed to be irregular). Within
this area, can be defined sub-areas where there are restrictions on the placement of lighting
poles. The user must be set average illumination with a respective tolerance range,
though. As a case study, the area of an airport parking lot in the city of Uberlândia-MG
(Brazil) is presented. Evolved designs present a low coefficient of variation evaluated for
30 runs. This demonstrates that the system is converging on designs for similar metrics.
By identifying the worst and the best of designs achieved by the system for those executions,
one could note that there are savings regarding installed capacity when compared to
the design of reference: 37.5 % for the worst evolved design and 50.0 % for the best evolved
design. Also, evolved designs have better lighting uniformity and energy efficiency,
as well as their respective quantities of lighting poles have decreased. / Este trabalho apresenta o estudo de um Algoritmo Evolucionário Multiobjetivo Paralelo
que viabiliza a criação de projetos de iluminação de áreas externas automatizadas
por computador e que resulta em uma versão otimizada desse algoritmo. O algoritmo
resultante, essencialmente, trabalha com cromossomos de tamanho variável e para os
quais foram criados operadores intrínsecos de cruzamento e mutação. A determinação
da função de aptidão ocorreu por meio do método de avaliação estatística (diferença de
médias), possibilitando, assim, a comparação de diferentes opções das funções de aptidão
no desempenho do algoritmo evolucionário multiobjetivo paralelo proposto. Com a função
escolhida, tornou-se possível construir projetos automatizados de iluminação externa
de forma mais eficiente. Além disso, por meio do algoritmo evolucionário proposto, foi
desenvolvida uma aplicação, pela qual o usuário escolhe quais as alturas dos postes, lâmpadas
e luminárias que deseja utilizar e também o layout de área a ser iluminada (mesmo
que irregular). Dentro dessa área, podem ser definidas subáreas onde existem restrições
quanto à colocação de postes de iluminação. O usuário deve definir a iluminação média
associada à sua respectiva tolerância, ou faixa de variação. Como estudo de caso, é apresentada
a área de um estacionamento do aeroporto da cidade de Uberlândia, MG. Os
projetos desenvolvidos, apresentam um baixo coeficiente de variação calculado a partir
de 30 execuções. Isso demonstra que o sistema está convergindo para projetos com métricas
similares. Ao identificar o pior e o melhor dos projetos apresentados como solução
pelo sistema para essas execuções, pode-se notar que apresentam economia nas potências
instaladas quando comparados ao projeto de referência: 37,5% no pior dos projetos e
50% no melhor projeto apresentado. Além disso, constataram-se melhores uniformidades para iluminação e maiores eficiências energéticas, bem como a diminuição das respectivas
quantidades de unidades de iluminação. / Doutor em Ciências
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:RI_UFU:oai:repositorio.ufu.br:123456789/14360 |
| Date | 20 November 2015 |
| Creators | Rocha, Hugo Xavier |
| Contributors | Yamanaka, Keiji, Teixeira, Edilberto Pereira, Freitas, Sergio Antonio Andrade de, Silva, Sérgio Ferreira de Paula, Julia, Rita Maria da Silva |
| Publisher | Universidade Federal de Uberlândia, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, UFU, BR, Engenharias |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFU, instname:Universidade Federal de Uberlândia, instacron:UFU |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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