ESTG - Mestrado em Engenharia Eletrotécnica
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Recent Submissions
- Sistema integrado de monitorização agrícola de longo alcancePublication . Rodrigues, Rúben Gonçalves; Pereira, António Manuel de Jesus; Mendes, Luís Miguel MoreiraRecentes avanços tecnológicos têm permitido o nascimento de novas redes sem os de baixo consumo e de baixo custo. O aparecimento destas redes permite também o aparecimento de novos sistemas de monitorização que antigamente se classi cavam como inviáveis devido ao grande investimento necessário. Exemplo disto são os sistemas de monitorização agrícola facilitando os processos e tornado-os mais e cientes. Neste documento é apresentada uma solução integrada para monitorização agrí- cola. O sistema descrito é composto por nós sensoriais de baixo custo, com grandes autonomias e de longo alcance. Além dos nós sensoriais este sistema é composto por nós atuadores, módulo de bombas, gateway e servidor que possibilitam a monitoriza ção remota em qualquer parte do Mundo. Os dados recolhidos pelos nós sensoriais são encaminhados através da rede longo alcance (LoRa) para o gateway que por sua vez são encaminhados para o servidor. A plataforma tem a função de tratar os dados, mostrá-los de forma amiga do utilizador (User-Friendly ) ao responsável pela exploração, receber o feedback do mesmo e enviar a informação necessária para os nós atuadores. O módulo de bombagem é responsável pelo controlo das bombas de rega, enviando informações sobre o funcionamento para a plataforma, também através da rede LoRa. A solução apresentada ao utilizador permite monitorizar a exploração em qualquer lugar de forma segura, bem como atuar.
- Structure tensor-based depth estimation from light field imagesPublication . Lourenço, Rui Miguel Leonel; Assunção, Pedro António Amado de; Távora, Luís Miguel de Oliveira Pegado de Noronha eThis thesis presents a novel framework for depth estimation from light eld images based on the use of the structure tensor. A study of prior knowledge introduces general concepts of depth estimation from light eld images. This is followed by a study of the state-of-the art, including a discussion of several distinct depth estimation methods and an explanation of the structure tensor and how it has been used to acquire depth estimation from a light eld image. The framework developed improves on two limitations of traditional structure tensor derived depth maps. In traditional approaches, foreground objects present enlarged boundaries in the estimated disparity map. This is known as silhouette enlargement. The proposed method for silhouette enhancement uses edge detection algorithms on both the epipolar plane images and their corresponding structure tensor-based disparity estimation and analyses the di erence in the position of these di erent edges to establish a map of the erroneous regions. These regions can be inpainted with values from the correct region. Additionally, a method was developed to enhance edge information by linking edge segments. Structure tensor-based methods produce results with some noise. This increases the di culty of using the resulting depth maps to estimate the orientation of scenic surfaces, since the di erence between the disparity of adjacent pixels often does not correlate with the real orientation of the scenic structure. To address this limitation, a seed growing approach was adopted, detecting and tting image planes in a least squares sense, and using the estimated planes to calculate the depth for the corresponding planar region. The full framework provides signi cant improvements on previous structure tensorbased methods. When compared with other state-of-the-art methods, it proves competitive in both mean square error and mean angle error, with no single method proving superior in every metric.
- Improved image rendering for focused plenoptic cameras with extended depth-of-fieldPublication . Filipe, José Nunes dos Santos; Távora, Luís Miguel Oliveira Pegado de Noronha e; Faria, Sérgio Manuel Maciel deThis dissertation presents a research work on rendering images from light elds captured with a focused plenoptic camera with extended depth of eld. A basic overview of the 7 dimensional plenoptic function is rst given, followed by a description of the Two-Plane Parametrisation. Some of the various methods used for sampling the plenoptic functions are then described, namely those equivalent to acquisition functions implemented by the camera gantry, the unfocused plenoptic camera and the focused plenoptic camera. State-of-the-art image rendering algorithms have also been studied both for focused and unfocused plenoptic cameras. A comprehensive study of the behaviour of focus metrics when applied to images rendered form a focused plenoptic camera is presented, including 34 of the most widely used metrics in the literature. Due to high frequency artefacts, caused by the rendering process, it was found that the currently available focus metrics yield in ated values for this kind of images, leading to misindication, where worse-focused images have better focus measures. Subjective tests were carried out, in order to corroborate these results. Then, methods for minimizing the rendering artefacts are proposed. An algorithm for choosing the maximum patch size for each micro-image was designed, in order to minimize the distortions caused by the vignetting e ect of the micro-lens. Then an inpainting algorithm, based on anisotropic di usion inpainting, is used to minimize the remaining artefacts present in the borders between adjacent micro-images. Finally, a method to deal with the redundant information generated by a plenoptic camera with extended depth of eld is presented. Three di erent views of the same scene are rendered, with the three di erent types of lenses. Then, it is proven that making any linear combination of the images always results in worse focus than selecting the better focused one. Thus, a multi-focus image fusion algorithm is proposed to merge the three images captured by a extended depth-of- eld camera into a single one, which presents higher focus level than any of the three individual images.
- End-to-end 5G testbed characterisation and improvements at 60GHzPublication . Sismeiro, Luís Eduardo de Sousa; Caldeirinha, Rafael Ferreira da Silva; Ribeiro, Carlos Miguel Nogueira Gaspar; Sánchez, Manuel García; Gomes, Rodolfo VitorinoWireless communications for the next mobile generation, the 5G, are set to increase both throughput and reliability than what is currently seen in mobile systems. These are set to be able to cope with the increase in mobile subscribers that is bound to occur in the next years and with the increasing demand in data rates and lower latency for immediate access to high-volume data. Therefore, this dissertation describes a characterization of a full end-to-end 5G testbed at 60 GHz capable of transmitting up to 1 Gbps. This characterization will evaluate the current state of the art of 60 GHz commercial front-end devices and compare it to a custom solution. This characterization evaluates both performance and Radio Frequency (RF) impairments. Furthermore, the baseband system is also evaluated in performance and signal impairments. To conclude the performance evaluation of the commercial device, a real-world scenario was drawn and tested where this emulates an Augmented Reality (AR) wireless device and evaluates the feasibility of such system on a classroom environment. To scale this work and improve signal reliability, a Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Alamouti transmission and receiver diversity block code on System Generator was also devised and simulated .
- 3DVQM : 3d video quality monitorPublication . Feitor, Bruno Tomé dos Santos; Assunção, Pedro António AmadoThis dissertation presents a research study and software implementation of an objective quality monitor for 3D video streams transmitted over networks with non-guaranteed packet delivery due to errors, congestion, excessive delay, etc. A review of Video Quality Assessment (VQA) models available in the literature is first presented, addressing 2D and 3D video quality models that were selected as relevant for this research work. A packet-layer VQA model is proposed based on header information from three different packet-layer levels: Network Abstraction Layer (NAL), Packetised Elementary Streams (PES) and MPEG2 - Transport Stream (TS). Transmission errors leading to undecodable TS packets are assumed to result in a whole frame loss. The proposed method estimates the size of the lost frames, which is used as a model parameter to predict their objective quality, measured as the Structural Similarity Index Metric (SSIM). In order to materialise the proposed VQA model, a software application was developed that allows monitoring a corrupted 3D video stream quality. To make the monitoring process as user friendly as possible, a Guide User Interface (GUI) was developed. With this feature the user can interact with the application by controlling the input parameters and customizing the results on the output display. The results show that SSIM of isolated missing stereoscopic frames in 3D coded video can be predicted with Root Mean Square Error (RMSE) accuracy of about 0.1 and Pearson correlation coefficient of 0.8, taking the SSIM of uncorrupted frames as reference. It is concluded that the proposed model is capable of estimating the SSIM quite accurately using only the estimated sizes of single lost frames.
- SGTH: sistema de gestão técnica para hotéisPublication . Pimenta, Tiago Filipe Gonçalves; Ribeiro, Eliseu Manuel Artilheiro; Dias, LuísConceber um Sistema de Gestão Técnica (SGT) genérico, utilizando tecnologia Distech Controls, com aplicação particular aos edifícios de serviços na área da hotelaria. O SGT deverá monitorizar os consumos energéticos do edifício, e perante a análise dos mesmos, ter capacidade para otimizar energeticamente o funcionamento do edifício. Sendo as tarefas fundamentais: o conhecimento da tecnologia Distech Controls, a identificação dos perfis de consumo dos Hotéis, a caraterização das medidas de utilização racional de energia, a conceção otimizada do SGT ao nível da estrutura física e a elaboração de ferramentas de decisão a serem implantadas no SGT com objetivo de otimizarem energeticamente o edifício.
- Manutenção industrial na Cistér – Indústria de Produtos AlimentaresPublication . Rodrigues, Tiago André Madeira; Neves, Luís Miguel PiresO principal objetivo do relatório abaixo redigido é a enumeração das atividades realizadas na Cistér durante o período de estágio. As principais atividades passaram pela manutenção industrial, supervisão de um cogerador e pela elaboração de projetos de melhoramentos. Em relação à manutenção industrial, as funções desempenhadas baseiam-se na resolução de avarias de modo a garantir o maior número de horas de funcionamento dos equipamentos. Além das funções já descritas existiu também a vertente de melhoramentos a nível de automação e instrumentação e a substituição de cablagem que apresentava alguns defeitos. Em relação ao segundo tópico, a supervisão da cogeração caracterizou-se pelo controlo de variáveis mecânicas e elétricas de modo a garantir a maior produtividade do equipamento. Foram também inseridas nas funções do estagiário, o acompanhamento dos técnicos que detêm o contrato de manutenção do motor de modo a garantir o apoio aos mesmos. Por último, em relação aos projetos de melhoramento foram elaboradas algumas soluções de modo a aumentar a eficiência de equipamentos em funcionamento na empresa Cistér. No decorrer do estágio foram percetíveis algumas fragilidades inerentes à manutenção industrial. A principal lacuna é a falta de manutenção preventiva, quer na vertente sistemática como na condicionada. Os planos de trabalho apenas são definidos em caso de avaria assumindo uma topologia que representará maiores perdas para a empresa. A introdução de vistorias e a criação de uma base de dados em relação aos equipamentos seria uma mais-valia, pois originava um maior conhecimento da regularidade de falhas ou baixa de rendimentos e fiabilidade dos equipamentos. A cogeração apresenta-se como um sistema bem dimensionado, e são tecidas algumas considerações a nível da remuneração económica enumerando os principais fatores que afetam a fatura ao final de cada mês.
- SGTC: sistema de gestão técnica centralizadaPublication . Cipriano, Ruben Tomás Camilo; Ribeiro, Eliseu Manuel Artilheiro; Dias, Luís; Jorge, FernandoO presente relatório surge na sequência do trabalho desenvolvido, durante um período de estágio, efetuado na empresa Jorinstel em conjunto com a Domebus no âmbito da implementação de um sistema de gestão técnica centralizada num edifício multifuncional na zona de Fátima. A Jorinstel é uma empresa da área das instalações elétricas, concebendo toda a eletrificação dos equipamentos do sistema, assim como a eletrificação dos respetivos quadros elétricos. A Domebus é uma empresa dedicada à programação e comercialização de Sistemas de Gestão Técnica Centralizada (SGTC) com tecnologia Distech Controls, e à integração dos vários equipamentos existentes no edifício de forma a criar um controlo estável, eficiente e apelativo ao utilizador apresentando interfaces gráficas de acordo com o sistema implementado. Foi tida sempre uma participação ativa em todas as atividades desenvolvidas na empresa, conseguindo-se assim estar sempre a par das inovações tecnológicas e aprofundar os conhecimentos adquiridos durante o percurso académico de uma forma prática. As ações, efetuadas durante o estágio, incidiram-se, numa primeira fase, em obter informação dos tipos de equipamentos instalados num sistema de gestão técnica, contendo os equipamentos de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado, assim como todos os constituintes destes equipamentos. Numa segunda fase foi calculada a distribuição dos módulos de controlo da Distech Controls de acordo com os equipamentos apresentados em projeto de execução. Por fim numa terceira e última fase foi elaborada uma programação dos módulos controladores e realização do ambiente gráfico para a interação do utlizado.
- Sustentabilidade energética de uma unidade hoteleira de alta gamaPublication . Jesus, Carlos Dionísio Marques de; Galvão, João Rafael da Costa Sanches; Ascenso, Rita Margarida TeixeiraPortugal tem uma elevada dependência de combustíveis fósseis na produção de Energia e para cumprir as metas impostas pela atual política energética e ambiental, resultante das diretivas europeias e protocolo de Kyoto, que restringe as emissões para a atmosfera de gases de efeito de estufa (GEE), deve diversificar as suas fontes energéticas, tendo como base a energia renovável. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo propor um modelo energético que contribua para melhorar eficiência energética de uma unidade hoteleira, nas áreas da iluminação, produção de águas quentes sanitárias (AQS) e aquecimento, tendo como energia primária a biomassa e satisfazer parcialmente as necessidades de energia elétrica aproveitando a fonte endógenea, como o Sol, por implementação de uma central fotovoltaica. O resultado pretende ser um novo modelo energético que eleve o grau de autonomia energética, que seja sustentável e economicamente viável, com potencial de implementação num hotel de alta gama. Com este estudo e conceção do modelo de energia proposto, pretende-se dar um contributo para o aumento da utilização das fontes energéticas locais, diminuição das emissões de GEE e dinamização de atividades económicas regionais. Também se pretende que este trabalho seja um contributo para a promoção do Plano 20/20/20 da União Europeia, do turismo ecológico, com a reconversão do sistema energético, do caso de estudo, para fontes primárias de energia renovável, com consequente captação de novos mercados e utentes, com preocupações ambientais.
- Electronic interface board to monitor and control CERN´s sputter ion pumpPublication . Roda, Marco André Felício; Mendes, Luís Miguel Moreira; Faria, Sergio Manuel MacielThis report presents the work developed during the master internship at the European Organization for Nuclear Research (CERN). The described work resulted from two initial objectives: improvement of the control system of vacuum sectors and the development of a new Pro bus-DP intelligent slave interface board for sputter ion pump controllers. Since the objectives were distinct, the work was split into two di erent projects. In the rst project, the control system for vacuum sectors of Large Hadron Collider, Super Proton Synchrotron and Complex Proton Synchrotron was improved. A new control rmware based in VHDL was developed, tested and upgraded for the control cards. The second project presented in this report involved the development of an electronic card for sputter ion pump controllers. Currently, the communication between the Pro bus network and the ion pump controllers is performed by a remote input-output station based on the ET200 module from Siemens. The operation and status information of the ion pumps and their controllers provided to the network are limited since the remote input-output station does not acquire all the available signals. Moreover, the physical connections between the remote input-output station and each ion pump controller is done with a dedicated cable, which is prone to connection malfunctions. In order to reduce the complexity, improve the signal integrity and upgrade the monitoring and control of the ion pumps system, a new Pro bus-DP intelligent slave interface was developed. It aims to provide direct Pro bus connection to the ion pump controller and to give to the Pro bus master access to all its control signals, improving the controllers usability and exibility. In this report, the card topology, its internal modules, the rmware, the LabVIEW application and assessment tests are presented and described.