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Análise do consumo de combustível após implantação de automação para controle de abastecimento através de ferramenta Data Analytics e IoT
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-07-01) Souza Júnior, Pedro Ivo de; Alves, Camilo Gustavo Araújo; Cunha, Eduardo Nogueira; Barros, Edilson Melo de; Lima, Wisley Denley Moura de
Este trabalho propõe analisar o impacto da automação e das tecnologias da Indústria 4.0 na gestão do abastecimento de combustível em uma obra de construção de parque eólico. Através da implantação de sistemas de controle e monitoramento baseados em IoT e Data Analytics, busca-se identificar oportunidades de redução de custos e aumento da eficiência nesse processo. Por meio de um estudo de caso em um parque eólico no município de Junco do Seridó, na Paraíba, serão coletados dados e realizadas análises para propor recomendações que melhorem a gestão do abastecimento de combustível nesse tipo de obra. Para isso foi desenvolvido painéis para as analises de dados e a gestão do abastecimento de combustível, proporcionando ganhos na qualidade do dado e a tomada de decisão sobre um recurso bastante utilizado.
Calibração de medidores trifásicos usando inteligência artificial
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-03-26) Lima, Israel da Silva Felix de; Cunha, Eduardo Nogueira; 0000-0001-6991-7296; http://lattes.cnpq.br/7628513373242513; 0009-0006-2381-8691; https://lattes.cnpq.br/2687859341934737; Marques, Leonardo Augusto de Aquino; 0000-0003-0478-7894; http://lattes.cnpq.br/2073761005641994; Martins, Allan de Medeiros; 0000-0002-9486-4509; http://lattes.cnpq.br/4402694969508077
Este trabalho abordará o estudo do desenvolvimento de um sistema para calibração automática de um medidor trifásico utilizando técnicas de inteligência artificial, é dado ênfase especial na aplicação de redes neurais. O sistema consiste na criação de um modelo capaz de aprender a relação entre as leituras dos medidores e os valores reais de consumo de energia elétrica. Essa abordagem permitirá ajustes automáticos visando aprimorar a precisão e eficiência das medições. A validação do sistema é realizada por meio de uma base de dados de testes que abrange diversas situações típicas encontradas em sistemas elétricos. O principal objetivo deste trabalho é contribuir para o estudo do aprimoramento da distribuição de energia elétrica, aumentando a confiabilidade das medições realizadas.
Desenvolvimento de um medidor e analisador de energia trifásico portátil com interface via aplicativo móvel
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-11-24) Marques, Leonardo Augusto de Aquino; Oliveira, José Alberto Nicolau de; http://lattes.cnpq.br/2871134011057075; http://lattes.cnpq.br/2073761005641994; Soares, Antonio Wallace Antunes; http://lattes.cnpq.br/3905527295400010; Cândido, Crisluci Karina Souza Santos; http://lattes.cnpq.br/4918786470731375; Cunha, Eduardo Nogueira; http://lattes.cnpq.br/7628513373242513; Braz, Erico Cadineli; http://lattes.cnpq.br/9382571991103772
Este trabalho apresenta o projeto, desenvolvimento, calibração e validação de um medidor e analisador de energia trifásico portátil, baseado em duas versões de medidores desenvolvidos, um com o chip da Analog Devices ADE9000, associado e sob a supervisão programável do microcontrolador ESP32, e outro apenas com o microcontrolador ESP32. Medidor este, utilizado no projeto Smart metropolis na Universidade Federal do Rio Grande do Norte. A escolha pelo ESP32 permite incrementar ao projeto as interfaces Wi-Fi e Bluetooth Low Energy (BLE), criando assim uma comunicação direta com aplicativo móvel. Apresenta-se todo o embasamento técnico presente no desenvolvimento, tecnologia utilizada e soluções propostas, bem como, todo o processo e metodologia utilizada para realizar a calibração do medidor, ao se realizar experimentos com uma grande variação de corrente e mantendo o erro medido abaixo de 1%. Além de experimentos de medição de parâmetros como tensão, corrente e potências, os medidores desenvolvidos também apresentam dados de qualidade de energia elétrica, bem como um experimento pratico em campo de comparação entre dois medidores desenvolvidos e um medidor comercial. Apresenta-se também a modelagem e o processo de impressão 3D da case do medidor, conectores utilizados, processo de montagem e medição, bem como o desenvolvimento e comunicação do aplicativo móvel desenvolvido exclusivamente para esta aplicabilidade. O medidor e analisador desenvolvido foi testado em bancada a fim de validar todas as funcionalidades desejadas, culminando em um protótipo de hardware e um aplicativo móvel de configuração e leitura dos dados.
Dispositivo para controle Inteligente de reservatórios de água e sistemas de Irrigação via aplicativo mobile
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-07-14) Brito Filho, Márcio Carvalho de; Araújo, Márcio Valério de; http://lattes.cnpq.br/0827462439273599; Cunha, Eduardo Nogueira; http://lattes.cnpq.br/7628513373242513; Amorim, Leonardo Gomes de Paiva
A escassez de água é um desafio crescente em todo o mundo. Diversas fontes de pesquisa indicam que nos próximos anos uma parcela significativa da população mundial pode estar sujeita à escassez de água. Isso se deve a uma combinação de fatores, incluindo mudanças climáticas, desmatamento, aumento da demanda causado pelo crescimento populacional, urbanização e principalmente pela gestão inadequada de recursos hídricos. O potencial da automação residencial para mitigar este problema está cada vez mais em foco. Através do uso da tecnologia e da Internet das Coisas (IoT), é possível otimizar o uso de água nas residências, contribuindo para a sua economia, tendo uma gestão melhor desse recurso e consequentemente uma longevidade maior dele para aS próximas gerações. Com sistemas de automação é possível controlar e monitorar o uso de água em tempo real. Eles podem identificar padrões de consumo, limitar o fluxo de água em chuveiros e torneiras, estipular um tempo programado para alguma determinada tarefa, tudo isso a fim de garantir que a água só seja usada quando e onde for necessária. Por exemplo, os irrigadores automáticos podem ser programados para regar jardins durante os momentos mais secos do dia, podem ser desligados automaticamente quando estiver chovendo ou até serem programados para ligarem apenas por um determinado período. Outra opção é para controle de água em reservatórios, no qual é possível determinar o quanto de água deve ter em um determinado reservatório com o auxílio por exemplo de sensores de vazão, ou qual o limite máximo de um reservatório com um sensor de nível, indicando que só poderá adicionar água até um certo ponto evitando o transbordamento da água e consequentemente o desperdício. Todos esses pontos definem o objetivo o trabalho, aliar o problema de escassez mundial com a automação residencial através de um dispositivo de baixo custo. Com o protótipo desenvolvido será possível aplicá-lo para diferentes situações, dois exemplos delas já foram citados, a automação na irrigação de plantações e o controle de água em reservatórios. Com ele, através de uma aplicação no smartphone e uma conexão WiFi, será possível determinar vários parâmetros de uso, como o volume a ser utilizado, por quanto tempo em uma determinada hora deve ser ligada uma bomba/eletroválvula ou um simples acionamento manual, tudo através da comunicação de radio-frequência. Além de visualizar em tempo real várias informações como vazão em l/min, volume total, se o limite do reservatório foi atingido e qual o status atual de uma bomba por exemplo. Neste trabalho será descrito toda a fundamentação teórica do protótipo, a metodologia do desenvolvimento bem como o desempenho do protótipo nos testes realizados.
Implantação de inteligência artificial nativa em sistemas IoSGT: uma abordagem holística
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-04-30) Costa Filho, Paulo Eugênio da; Kreutz, Márcio Eduardo; Venâncio Neto, Augusto José; http://lattes.cnpq.br/1467664612924239; http://lattes.cnpq.br/6374279398246756; http://lattes.cnpq.br/8212965823478919; Rosário, Denis Lima do; Cunha, Eduardo Nogueira
A demanda energética crescente aguça a busca por modernizações tecnológicas capazes de suprir as necessidades iminentes, assim como aumentam a preocupação em mitigar os impactos ambientais advindos com essa escalada. O estado da arte em Smart Grids remete a evidências do uso de técnicas de Inteligência Artificial (IA) em casos de uso IoSGT, visando revolucionar a maneira como a energia é produzida, transmitida e consumida. De fato, a IA tem o pressuposto de oferecer níveis de disrupção sem precedentes no setor elétrico, a partir de métodos de controle inteligentes que podem desbloquear novos fluxos de valor para os consumidores, ao mesmo tempo que permitem o suporte a um sistema altamente assertivo, confiável e resiliente. Entretanto, muita pesquisa ainda é necessária nessa área, como por exemplo o posicionamento de instâncias baseadas na IA ao longo do contínuo edge-cloud, tipos de técnicas e algoritmos para cada caso de uso, uso eficiente de análises preditivas capazes de prever demandas futuras, detecção de falhas, padrões de consumo e anomalias na rede elétrica que permitam a adoção de medidas proativas para aprimorar a confiabilidade da rede, entre muitas outras. Esta proposta de pesquisa tem como objetivo utilizar a previsão do consumo energético como uma ferramenta para otimizar o uso dos recursos, evitando o desperdício e, ao mesmo tempo, contribuindo para a preservação do meio ambiente, como também a classificação de dispositivos eletroeletrônicos afim de entender padrões de consumo. Essa abordagem será realizada por meio da implementação de uma arquitetura holística denominada IAIoSGT (Inteligência Artificial nativa em IoSGT). A IAIoSGT é projetada partindo do pressuposto de acelerar a adoção de técnicas de IA e Machine Learning (ML) em uma abordagem que integra de forma eficiente o processamento de dados desde o nível de borda (edge) até a nuvem (cloud). A avaliação da arquitetura IAIoSGT, incluindo sua conformidade, desempenho e viabilidade de implementação, foi conduzida em duas bancadas de testes distintas, abordando tanto dispositivos físicos quanto algoritmos de Aprendizado de Máquina. A primeira bancada de teste concentrou-se na classificação e identificação de dispositivos eletroeletrônicos conectados em uma mesma rede elétrica, explorando algoritmos de ML como KNN, SVM, MLP, NB e DT; o segundo teste abordou a predição de consumo energético comparando os algoritmos Naive e LSTM. Esses testes são essenciais para validar a eficácia e a robustez da abordagem proposta, contribuindo assim para o avanço do estado da arte em IA aplicada a Smart Grid (SG).
Modelagem, simulação e controle de sistemas de abastecimento de água: um estudo de caso do campus da Universidade Federal do Rio Grande do Norte
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-10-15) Cunha, Eduardo Nogueira; Dórea, Carlos Eduardo Trabuco; ; http://lattes.cnpq.br/0143490577842914; ; http://lattes.cnpq.br/7628513373242513; Cavalcanti, Anderson Luiz de Oliveira; ; http://lattes.cnpq.br/7224754476792019; Salazar, Andrés Ortiz; ; http://lattes.cnpq.br/7865065553087432; Gabriel Filho, Oscar; ; http://lattes.cnpq.br/4171033998524192
Os sistemas de abastecimento de água são sistemas complexos e de difícil operação, possuem diversas configurações no que diz respeito aos elementos ativos e passivos contidos no sistema. O seu controle e monitoramento é de suma importância para a operação racional do sistema visando sempre atender de forma satisfatória à população minimizando ao máximo as perdas hídricas e tornando o sistema mais eficiente em termos energéticos. Os sistemas de abastecimento constituem-se em geral de sistemas críticos, onde não há possibilidades de tempo de parada para testes e simulações, assim, para realizar o controle de forma adequada é necessário um modelo que represente o sistema de forma satisfatória, onde seja possível simular e testar as mais diversas situações às quais o sistema é normalmente submetido no dia-a-dia. Neste trabalho é apresentado o modelo matemático do sistema de abastecimento de água (SAA) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) contemplando todosos elementos presentes em seu sistema. Três controladores são implementados em nível de simulação e tem seus desempenhos comparados: servossistema tipo 1, o controlador preditivo linear e um controlador preditivo não-linear. O objetivo é mostrar que podemos utilizar o modelo do sistema para testes e simulação de condições de funcionamento e sintonia do controlador para obter o melhor desempenho do SAA.
Prova de conceito para o sistema de automação da Estação de Tratamento de Esgotos da UFRN
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018-12-10) Nobre, Lucas Ramalho; Cruz, Anderson Paiva; Cunha, Eduardo Nogueira; Leitão, Gustavo Bezerra Paz; Oliveira, Luiz Affonso Henderson Guedes de
A crescente diminuição de água própria para o consumo humano e o grande número de doenças causadas pela falta de saneamento básico, tornam a busca pelo tratamento da água e esgoto uma necessidade básica de saúde pública. Além disso, a indústria, de uma maneira geral, tem tornado seus processos mais eficientes e eficazes com o advento da Indústria 4.0. Portanto, a indústria de esgotamento sanitário também deve aplicar conceitos inerentes a essa nova era industrial, com a justificativa de promover o impacto social e ambiental de uma região. Neste contexto, o presente trabalho se propõe a fazer uma prova de conceito acerca da automatização da Estação de Tratamento de Esgotos (ETE) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). Para atender este objetivo, foram implementados um servidor web Node.Js e circuitos compostos por microcontroladores e circuitos integrados, como interface entre equipamentos já instalados na ETE e esse servidor web – utilizando-se do Protocolo MODBUS e de circuitos de conversão Corrente-Tensão. Adicionalmente, os dados obtidos foram salvos no BR-PlantHistorian, um historiador de variáveis em banco de dados não-relacional, a fim de obter maior conhecimento sobre o comportamento da ETE e melhorar seu desempenho, futuramente, ao ser implantado a sua automatização completa e inteligente. Por fim, este trabalho apresenta a instrumentação e os códigos para a automatização de baixo custo em sistemas de tratamento de esgotos por meio da utilização de conceitos de Internet of Things, de maneira que seja possível a implantação e evolução do sistema descrito na ETE da UFRN.
Um sistema inteligente de baixo custo para detecção de ácidos nucleicos baseados em eletroforese no espectro visível
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-11-20) Cunha, Eduardo Nogueira; Lima, João Paulo Matos Santos; ; http://lattes.cnpq.br/3289758851760692; ; http://lattes.cnpq.br/7628513373242513; Doria Neto, Adrião Duarte; ; http://lattes.cnpq.br/1987295209521433; Galdino, Alexsandro Sobreira; ; http://lattes.cnpq.br/6317408425320526; Lanza, Daniel Carlos Ferreira; ; http://lattes.cnpq.br/6851351991421755; Fernandes, Marcelo Augusto Costa; ; http://lattes.cnpq.br/3475337353676349; Cunha, Rodrigo Maranguape Silva da; ; http://lattes.cnpq.br/1918056067943429
Com a crescente expansão da Internet of Things o desenvolvimento de produtos e serviços tem se automatizado cada vez mais, uma ampla gama de oportunidades de desenvolvimento tem se aberto em diversas áreas. O ambiente laboratorial apresenta diversos equipamentos e serviços que ainda necessitam de informatização e desenvolvimento especialmente voltado para o baixo custo, miniaturização e conectividade. Com o objetivo de ampliar a análise e diagnósticos para locais com baixo recurso. A detecção de ácidos nucleicos por eletroforese é uma técnica rápida e acessível para muitos métodos de diagnóstico, principalmente em laboratórios de pesquisa ou em unidades básicas de saúde. Protocolos padrão detectam moléculas de ácidos nucleicos através de corantes químicos específicos usando um transiluminador de UV ou sistema de fotodocumentação ultravioleta. No entanto, os custos de aquisição e a disponibilidade desses dispositivos, principalmente aqueles com capacidade de fotografia e conexão à Internet são proibitivos, principalmente nos países em desenvolvimento. Os sistemas de detecção de ácidos nucleicos por meio de eletroforese em sua maioria expõe os profissionais a vários fatores de risco pois utilizam radiação ultravioleta para detecção e também o risco de contato com as amostras e equipamentos contaminados por corantes, que em sua maioria possuem substâncias mutagênicas. Este trabalho descreve o desenvolvimento de um sistema de hardware e software de detecção de ácidos nucleicos de baixo custo, capaz de obter dados qualitativos e semiquantitativos da análise em gel. O dispositivo proposto explora a faixa de absorção de luz visível dos corantes de ácidos nucleicos comumente usados, utilizando dispositivos eletrônicos de fácil acesso e processos de fabricação rápidos e simples. Usando técnicas de rastreamento espectral o sistema cobre uma ampla gama de espectros de cores para detectar bandas de vários corantes usados comercialmente. A obtenção do ponto ótimo para excitação dentro da região do visível é possível pela análise detalhada de todo o espectro de excitação do corante e sensibilidade na obtenção dos comprimentos de onda através dos diodos emissores e luz. Usando os conceitos de conectividade da Internet of Things, usamos a comunicação sem fio, via Bluetooth, para desenvolvimento de Interface homem-máquina no smartphone para controle do dispositivo proposto, captura e compartilhamento de imagens. O desenvolvimento do projeto foi pensado para permitir a escalabilidade do processo, baixos custos de fabricação e manutenção. O uso de LEDs no espectro visível pode obter imagens muito reproduzíveis, fornecendo um alto potencial para diagnósticos rápidos e no local de atendimento, além de aplicações em vários campos, como saúde, agricultura e aquicultura.
Um Sistema para Acompanhamento de Consumo e Qualidade de Energia em IoSGT
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-09-03) Silva, Graco Babeuf Vieira; Neto, Augusto José Venâncio; Cabrini, Fábio Henrique; https://orcid.org/0000-0002-4316-9418; http://lattes.cnpq.br/3044213933175294; https://orcid.org/0000-0002-9936-3770; http://lattes.cnpq.br/1467664612924239; http://lattes.cnpq.br/2399173044512404; Cunha, Eduardo Nogueira; http://lattes.cnpq.br/7628513373242513
Diante dos desafios enfrentados pelo sistema de energia elétrica tradicional, o paradigma Smart Grid foi proposto a fim de reduzir os danos ambientais, aumentar a confiabilidade e eficiência do produto entregue, estar a par de tudo o que acontece com a rede de energia elétrica através de uma comunicação em duas vias e aumentar a segurança desse sistema. Unido às tecnologias IoT, esse acompanhamento é imprescindível para a saúde constante do sistema. Com isso, o desenvolvimento de uma dashboard para acompanhamento de toda uma infraestrutura de plataforma IoT voltada ao universo Smart Grid, formando o conceito de Internet das Coisas para Smart Grid (IoSGT), foi implementada para apoiar as operações do projeto “Sistema IoT-Cloud de Medição Centralizada de Energia Voltado a Rede CEA”. Para o feedback dos consumidores, dados brutos ou técnicos são de quase nenhuma relevância, exigindo a apresentação de medições qualitativas que promovam o controle eficiente da saúde do sistema, como por exemplo a Qualidade de Energia Elétrica (QEE).

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