Departamento de Engenharia Electrotécnica (DEE)
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Browsing Departamento de Engenharia Electrotécnica (DEE) by advisor "Albuquerque, Daniel Filipe"
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- Algoritmo de posicionamento e backtracking para seguidor solarPublication . Nascimento, Bruno André Marques; Albuquerque, Daniel Filipe; Lima, Miguel Francisco Martins deNesta dissertação foi implementado um algoritmo de posicionamento solar e desenvolvido um algoritmo de backtracking num autómato programável (PLC) para o controlo de seguidores solares de um eixo da empresa Martifer Solar. Optou-se por implementar o algoritmo de posicionamento solar SPA devido à elevada precisão nos resultados apresentados. Para além disso foi desenvolvido um algoritmo de backtracking com o objetivo de evitar as sombras resultantes da posição dos painéis vizinhos. Este fenómeno acontece devido à evolução diária do Sol, sendo que o ângulo de incidência solar é baixo para o nascer e pôr do Sol. O algoritmo de backtracking permite maximizar o ângulo de incidência solar sem produzir sombra nos painéis vizinhos, bem como a funcionalidade de adaptar os seguidores solares a terrenos inclinados. Em relação aos resultados obtidos, o algoritmo SPA foi comparado com um outro algoritmo de posicionamento solar com o objetivo de analisar as diferenças entre ambos os algoritmos e realçar que o algoritmo SPA é mais preciso. No entanto para o ângulo de inclinação dos painéis obteve-se um erro absoluto máximo de 1º e no algoritmo de backtracking obteve-se um erro absoluto máximo de 4º. De notar que o erro é elevado na transição do algoritmo SPA para o algoritmo de backtracking, devido à inversão do sentido de rotação dos motores dos seguidores solares nessa transição.
- Aplicação Android para sistema de DomóticaPublication . Monteiro, Pedro José Santos; Tomé, Paulo Rogério Perfeito; Albuquerque, Daniel FilipeO Homem sempre procurou abrigo e proteção em cavernas que posteriormente se converteriam nas habitações atuais. Já nesse período de evolução, o Homem aprimorava as suas construções tendo em conta as suas necessidades. Com a evolução tecnológica ao nível dos materiais de construção, redes de comunicação entre outras, o Homem deu origem aos conhecidos “edifícios inteligentes”, iniciando-se o processo de mudança do paradigma de habitação. A habitação perdeu a função de local de refúgio ou descanso para se transformar num local de lazer, bem-estar e repouso. Para acompanhar esta mudança de paradigma nasceu a Domótica permitindo transformar uma simples habitação numa habitação inteligente, através de sistemas de automação residencial. Os sistemas de domótica possibilitam o controlo dos diversos elementos presentes numa habitação moderna, como por exemplo a iluminação, para além de permitir ao utilizador a configuração de macros ou tarefas. A evolução das tecnologias de comunicação, nomeadamente o aparecimento do smartphones e os tablets, possibilitou à domótica atingir um novo grau de flexibilidade até aqui inexistente. Este novo grau é possível uma vez que estes novos aparelhos têm a capacidade de executar o mesmo controlo e gestão através de aplicações, que era até então, efetuado pelos softwares computorizados, fornecidos na aquisição dos sistemas de domótica. Esta dissertação propõe o desenvolvimento dum sistema de domótica, cuja arquitetura se divide em componente física e lógica. Relativamente à componente física, esta assenta em uma arquitetura distribuída, isto é, possui mais que uma consola de comando que comunicam entre si. No que diz respeito à componente lógica, esta assenta em uma aplicação para plataformas móveis (AndroidTM) que irá permitir o controlo e a gestão de toda o elemento físico do sistema de domótica. A arquitetura do sistema provou ser flexível, pois a componente lógica (aplicação) consegue controlar e gerir o elemento físico. Quanto à aplicação, uma vez que utiliza Android que, tratando-se de uma plataforma com variadíssimas opções ao nível de desenvolvimento gráfico, permitiu a criação de interfaces simples e intuitivos para o utilizador. No que diz respeito à gestão do sistema, o utilizador poderá interagir com operações mais simples como a alteração de designações ou ícones, e opções mais complexas como a configuração de macros, onde é possível efetuar uma série de operações em cadeia.
- Controlo da Produção de Centrais Fotovoltaicas Integradas na Rede ElétricaPublication . Ribeiro, Susana Mafalda Valério; Albuquerque, Daniel Filipe; Costa, Paulo Moisés Almeida daOs sistemas eléticos projetados, em grande parte, tendo em conta a utilização de grandes centrais de produção de energia elétrica, as quais se caracterizam pela sua elevada disponibilidade e, em algumas tecnologias pela flexibilidade de operação (ou seja, permitem adaptar de forma relativamente simples o nível de produção). A integração de produção distribuída nas redes elétricas, em particular aquela cujo regime de produção é dependente de condições climatéricas (e portanto com variações significativas, incluindo no curto prazo), tem vindo a produzir efeitos para os quais as redes elétricas não foram dimensionadas, em particular as redes de distribuição. Ao longo dos anos, têm-se vindo a estudar formas que permitam mitigar os efeitos negativos resultantes daquela integração, sem inviabilizar a operação das unidades de produção distribuída. O estabelecimento de limites à potência das unidades de produção distribuída. O estabelecimento de limites à potência das unidades de produção distribuída (global e individual) tem sido uma das medidas mais comumente utilizadas. Estes limites são frequentemente, mais conservadores, uma vez que são estabelecidos considerando regimes extremos (carga mínima na rede e produção máxima das unidades de produção distribuída). No caso das centrais fotovoltaicas, estes limites determinam o máximo de potência a injetar na rede elétrica, mesmo existindo viabilidade técnica (existência de maior consumo ba rede nesse período) e produção disponível por parte da central. Esta dissertação propões a implementação de um sistema destinado ao controlo da potência injetada de uma central fotovoltaica interligada à rede elétrica de distribuição. Este controlo tem como foco principal a definição da potência ativa máxima, que a cada momento, a central pode injetar na rede recetora, bem como, o fator de potência correspondente, Ademais, o sistema permite um controlo dinâmico da potência ativa injetada máxima e o respetivo fator de potência. Esse controlo dinâmico pode ser utilizado ao invés do limite conservativo que tradicionalmente são impostos no ponto de interligação da central com a rede elétrica. o sistema implementado foi desenvolvido com base numa aplicação (a operar em sistema operativo Windows), a qual, se destina a aplicar, no inversor, os setpoints desejados de limite de potência ativa máxima, que pode ser injetada na rede elétrica, e o respetivo fator de potência. Como forma de estimar a influência das perdas desde a central ao ponto de interligação, foi desenvolvido um algoritmo que permite o cálculo dos valores de setpoint com a compensação das perdas. O sistema permite também, para além, do controlo através de comandos locais, o controlo através de comandos remotos (a partir de uma aplicação desenvolvida para envio de mensagens para aplicação local).
- Definição Comunidades elétricas dotadas de geração fotovoltaicaPublication . Santos, Joilson Oliveira dos; Costa, Paulo Moisés Almeida da; Albuquerque, Daniel FilipeA produção de energia a partir de fontes renováveis, e em particular a energia fotovoltaica, tem vindo a crescer de forma muito significativa ao longo dos últimos anos. Este crescimento tem sido impulsionado pela necessidade de se aplicarem medidas que permitam mitigar as alterações climáticas, que são um dos maiores desafios que a humanidade enfrenta na atualidade. A produção de eletricidade em regime de autoconsumo insere-se neste contexto e é assumida como uma linha de atuação importante. A Diretiva Europeia 2018/2001 do Parlamento Europeu e do Conselho de 11 de dezembro (relativa à promoção da utilização de energia de fontes renováveis), transposta para a ordem jurídica portuguesa através do Decreto-Lei n.º 162/2019 de 25 de outubro veio reforçar a importância da produção em regime autoconsumo, consagrando a definição dos conceitos de autoconsumidor de energia renovável em regime individual ou coletivo, bem como de comunidades de energia renovável. Este trabalho, desenvolvido em colaboração com a empresa TripleWatt, insere-se neste âmbito e apresenta uma proposta de um modelo que permite definir o gerador fotovoltaico economicamente mais adequado (melhor Valor Atualizado Líquido do investimento) para uma determinada situação de autoconsumo, em particular autoconsumo coletivo. Esta definição consiste no estabelecimento da potência de pico a instalar no gerador bem como na definição da orientação e inclinação dos painéis fotovoltaicos. No processo de determinação do gerador mais adequado é utilizada, entre outra, informação sobre históricos de consumos de energia elétrica dos consumidores envolvidos bem como sobre a produção esperada para o gerador a instalar. Esta última é obtida com recurso a informação disponibilizada em bases de dados disponíveis. O modelo desenvolvido foi implementado em ambiente Matlab e testado com dados de cenários realistas, constituindo-se desta forma os casos de estudos deste trabalho.
- Desenvolvimento de plataforma autónoma para agriculturaPublication . Gonçalves, Pedro Fernando Marques; Santos, Vasco Eduardo Graça; Albuquerque, Daniel FilipeNas últimas décadas, o crescimento populacional tem aumentado, provocando o uso exaustivo dos recursos do planeta em todos os setores. Um dos setores mais afetados é a agricultura, que teve de se adaptar às mudanças dos tempos e, consequentemente, necessita de produzir uma maior quantidade de alimentos para suprir o aumento populacional. Atualmente, a agricultura adquiriu processos baseados na indústria, com o intuito de se tornar mais inteligente e, desta forma, conseguir ser mais eficiente e produtiva. Uma das razões que permitem esta melhoria é a introdução de tecnologia. A dissertação proposta tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema de navegação autónomo para a plantação de árvores, com a perspetiva futura de poder ser utilizado para outras tarefas, mediante a alteração da ferramenta acoplada ao robô. Para a realização desta ideia, foi necessário obter uma estrutura que permitisse ter condições de movimentação e fosse versátil a mudanças estruturais necessárias. O método utilizado em definitivo para a realização da estratégia de navegação foi a visão computacional, com a utilização das bibliotecas OpenCV e TensorFlow, na linguagem Python. Ao utilizar a estratégia de navegação baseada na visão computacional, temos dois modos de funcionamento: um para a noite e outro para o dia. As estratégias consistem na utilização de um ponto de referência para o robô se guiar. Temos então uma estratégia para funcionar de dia e que consiste na utilização da biblioteca TensorFlow para detetar objetos. Através da deteção do objeto consegue-se utilizar o mesmo como referência para o robô se guiar. Neste caso durante os testes realizados utilizou-se uma pessoa, mas pode ser utilizado uma cadeira, um carro ou outro objeto, visto que a biblioteca permite identificar um conjunto de objetos. Para a estratégia noturna o funcionamento consiste na utilização da biblioteca OpenCV. Esta estratégia consiste na utilização de um projetor LED infravermelho como referência e o robô deteta o ponto com maior brilho na imagem captada pela câmara. Consequentemente em função da deteção, o robô executa a sua movimentação em direção a esse ponto. Concluindo, este projeto teve bastantes evoluções, como qualquer projeto, permitindo detetar necessidades de melhoria e de possíveis abordagens diferentes a serem realizadas para um futuro trabalho. Com base nos resultados obtidos, foi possível cumprir, de forma mínima, a estratégia de navegação autónoma baseada na visão computacional. Os resultados obtidos permitiram visualizar que foi possível obter uma execução razoável em função das condições de funcionamento existentes. Contudo existe a necessidade de constante evolução do projeto, de forma a tentar melhorar a execução de movimentação do robô, procurando o rigor na sua movimentação
- Gestão e encaminhamento da produção de sistemas hibridos destinados ao autoconsumoPublication . Domingues, André Almeida; Albuquerque, Daniel Filipe; Costa, Paulo Moisés Almeida daEsta dissertação apresenta um sistema capaz de agregar a energia disponível em múltiplas fontes de energia e torna-la disponível num único barramento. Este sistema foi desenhado e projetado tendo em vista a sua aplicação num sistema destinado ao autoconsumo que permita a ligação tanto de painéis fotovoltaicos como de turbinas eólicas. O sistema implementado baseia-se num conjunto distribuído de conversores DC/DC flyback interligados com um único barramento DC. Para além disso, cada fonte de energia possui o seu próprio conversor e sistema de controlo sendo completamente independente e isolada do barramento. Devido a esta flexibilidade, o sistema implementado permite a adição ou remoção de fonte de energia elétrica (painéis e/ou turbinas eólicas), sem interferir nas restantes. Além disso, o sistema de controlo de cada conversor foi projetado para extrair a máxima potência de cada fonte de energia através da aplicação de um algoritmo Maximum power point tracking (MPPT). Os resultados práticos obtidos com três fontes de energia demonstram que o sistema proposto apresenta um rendimento global que ronda os 90%. Além disso, testes práticos realizados com um módulo fotovoltaico mostram que o sistema proposto é capaz de extrair a máxima potência disponível em cada fonte com um pequeno erro.
- Integração e controlo de máquinas CNC e robôs industriais em Células Flexíveis de FabricoPublication . Pereira, Óscar Vieira; Ferrolho, António Manuel Pereira; Albuquerque, Daniel FilipePara que as empresas possam ser competitivas, os seus processos produtivos têm que ser flexíveis, de tal forma que, possam ter uma capacidade de resposta à variedade de produtos requeridos pelo mercado em que se encontram. As Células Flexíveis de Fabrico (CFF), apresentam grandes potencialidades nesta área, sendo atualmente um dos sistemas mais sofisticados com a capacidade de se adequarem rapidamente às alterações do mercado, produzindo, assim, uma grande variedade de produtos. A flexibilidade destes sistemas resulta da utilização de autómatos e computadores para controlar e monitorizar todos os setores das CFF. Este trabalho teve como objetivo principal a integração e controlo de duas máquinas CNC diferentes e de dois robôs industriais distintos, numa CFF que se encontra instalada no Departamento de Engenharia Eletrotécnica (DEE) da Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Viseu (ESTGV). Para tal, foram desenvolvidas várias ferramentas de software e hardware para integrar e controlar todos os equipamentos envolvidos neste projeto, como por exemplo: robôs industriais, máquinas CNC, sensores, câmaras de vídeo, microcomputadores e microcontroladores. Foi desenvolvido um sistema de carga e descarga para máquinas CNC e para paletes de transporte de material (matéria prima e produtos acabados). Este, também permite a deteção de falhas e de alarmes, de forma a garantir uma maior autonomia e melhor desempenho da célula, a segurança dos funcionários e preservar o bom funcionamento de todos os equipamentos. Foi, também, desenvolvido um pequeno sistema de visão artificial capaz de verificar quantas peças estão nas paletes de transporte de material. Este sistema, após adquirir uma imagem através de uma câmara de vídeo e do seu posterior processamento e análise, recorrendo a um algoritmo implementado num microcomputador, informa o controlador do robô da presença ou ausência de peças. Para a interface Homem-Máquina (HMI) foi desenvolvida uma página web que permite o controlo e monitorização em tempo real da CFF. Esta página, para além de permitir a análise do desempenho de cada setor, os alarmes e avisos registados durante o funcionamento da célula, permite também efetuar operações de controlo remoto da produção e de manutenção. Por último, para aumentar a flexibilidade da célula foi implementada uma ferramenta de envio de e-mails e de SMS, sempre que ocorram invasões num dos setores da CFF.
- Referenciação de equipamentos de centrais fotovoltaicas para integração de sistemas de gestão de manutenção - O Caso VoltaliaPublication . Vicente, Simão Silva; Albuquerque, Daniel Filipe; Costa, Paulo Moisés Almeida daO presente trabalho apresenta uma solução para colmatar uma lacuna existente no processo de gestão da manutenção de parques fotovoltaicos a cargo da empresa Voltalia S.A.. Efetivamente, a empresa possuía um sistema de gestão de manutenção, mas não possuía um processo de referenciação uniformizado que permitisse a interligação entre os equipamentos reais nos parques fotovoltaicos e o referido sistema de gestão da manutenção. Nesta dissertação/projeto, expõe-se a metodologia e a ferramenta desenvolvida para superar a lacuna referida. A metodologia centrou-se, numa primeira fase, no levantamento de todos os equipamentos que podem integrar uma central fotovoltaica e na posterior definição da designação padrão e respetiva estruturação em diagrama de árvore. Na fase seguinte, com toda a estruturação criada, foram definidas regras de codificação para cada nível do diagrama de árvore. Neste processo contemplou-se sempre as características do respetivo nível hierárquico, criando assim um código único para cada equipamento de forma a contribuir para processos de planeamento e de controlo de equipamentos eficazes e de forma padronizada. A ferramenta foi desenvolvida de forma a automatizar todo o processo de estruturação e codificação de equipamentos. Esta, foi desenvolvida em Visual Basic for Applications (VBA), e permite, com base na metodologia anteriormente enunciada, elaborar a codificação e estruturação de forma automática. Esta ferramenta, quando disponibilizada aos gestores de parques, permite que estes possam quantificar os equipamentos existentes. Com base na informação recolhida, a ferramenta elabora o diagrama de árvore e a respetiva codificação. Adicionalmente, a feramenta permite gerar um ficheiro com as características de importação do sistema de gestão de manutenção referido, permitindo assim a ligação entre os equipamentos dos parques fotovoltaicos e o sistema de gestão da manutenção. Até ao momento, a ferramenta apresentada neste documento, foi já implementada em cerca de 500 parques fotovoltaicos, estando integrados no sistema de gestão de manutenção da empresa Voltalia S.A., segundo as diretrizes enunciadas aqui apresentadas.
- Sistema de Localização para Pequenos AGV Usando Sinais de Ultrassons em Espaços FechadosPublication . Lopes, Fernando Filipe; Albuquerque, Daniel FilipeEsta dissertação apresenta uma técnica de localização baseada em Ultrassons para espaços confinados que recorre à transmissão de sinais OFDM periódicos. O uso de sinais OFDM permite tirar partido da periodicidade do sinal emitido para operar de forma contínua e autónoma. Adicionalmente através da utilização de um algoritmo de localização assíncrono baseado na diferença de tempos de chegada é possível estimar a localização com uma resolução na ordem dos centímetros. Para gerar os sinais, emitir, gravar e posterior tratamento do sinal gravado e localização foram utilizados quatro emissores acústicos, um microfone e uma placa de som conectada a um computador pessoal com o software Matlab. O sistema opera numa banda de frequências de 10 a 30 kHz, com uma precisão de alguns centímetros. No fim do trabalho foi obtido um sistema totalmente funcional, pronto a ser implementado num veículo autónomo ou em qualquer outro dispositivo que careça de localização.
- Smart Cities - Monitorização ambiental e de tráfego rodoviárioPublication . Costa, João Rafael Pereira; Tomé, Paulo Rogério Perfeito; Albuquerque, Daniel FilipeA qualidade do ar é uma preocupação não só dos cidadãos, mas também, de diversas entidades que procuram, sempre que acham relevante, alertar as pessoas para a baixa qualidade do mesmo. Um sistema com capacidade para monitorizar a qualidade do ar e o volume de tráfego, poderia proporcionar às autarquias uma melhor visão destes dados em determinadas zonas da cidade. O presente trabalho teve como propósito o desenvolvimento de um sistema de baixo custo capaz de monitorizar o volume de tráfego rodoviário e a medição de alguns dos parâmetros ambientais, tais como: temperatura, humidade relativa, pressão atmosférica, monóxido de carbono, entre outros. O sistema desenvolvido faz a contagem e classificação de veículos numa via de trânsito através de uma câmara e a medição de parâmetros ambientais com recurso a sensores. Os quais são enviados periodicamente para um servidor, existindo também um sistema de registo local. Foi também desenvolvida uma aplicação móvel para Android que permite a consulta dos valores armazenados no servidor. Desta forma, é possível a um utilizador consultar os parâmetros da qualidade do ar ou o número de veículos que circularam numa dada via. É ainda permitida, na aplicação, que um utilizador reporte a baixa qualidade do ar. O sistema desenvolvido provou ser capaz de contar e classificar os veículos, assim como medir os parâmetros ambientais. Quanto à aplicação móvel, apresenta-se numa interface simples e intuitiva para o utilizador.