Sistemas Inteligentes

Apresentação em tema: "Sistemas Inteligentes"— Transcrição da apresentação:

1 Sistemas Inteligentes
Atividades de Pesquisa 2009 Grupo de Robótica, Automação e Visão computacional Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Inteligentes Prof. Adolfo Bauchspiess Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

2 Conteúdo GRAV – ENE – Unb LEARn – Experimentação Remota
Plena Transmissoras – Inspeção VANT de Linhas de Transmissão SAPIEn/LABInov – Ambientes Inteligentes Wireless Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

3 GRAV/ENE/FT ENE: 43+ professores em 5 áreas: Controle e Automação, Telecom, Eletrônica, Potência e Redes Áreas organizadas em grupos de pesquisa: GRAV – Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional LAVSI – Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Inteligentes LARA – Laboratório de Robótica e Automação LCVC – Laboratório de Visão e Controle por Computador GRAV: Prof. Dr. Adolfo Bauchspiess Prof. Dr. Geovany de Araújo Borges Prof. Dr. João Yoshiyuki Ishihara Prof. Dr. Marco A. F. Egito Coelho Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

4 PROJETO 1 SISTEMA COMPUTACIONAL PARA AUTOMAÇÃO REMOTA
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5 Laboratório de Ensino e Automação Remota
LEARn Laboratório de Ensino e Automação Remota Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

6 PROJETO 2 PROJETO CARCARAH
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7 Inspeção de Linhas de Transmissão
Sistema computacional autônomo de inspeção visual em linhas de transmissão de energia elétrica Detecção de falhas nas garras dos espaçadores das linhas Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

8 Inspeção de Linhas de Transmissão
Inspeção tradicional em linhas de transmissão Inspeção aérea utilizando um helicóptero Equipe em terra Processo dispendioso e de alto custo Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

9 Inspeção de Linhas de Transmissão
Adaptação de Veículos Aéreos Não-Tripulados (VANTs) Projeto de pesquisa UNB/ANEEL – Plena Transmissoras Desenvolvimento de um UAV para auxílio à inspeção de linhas Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

10 Classificação de Falhas - RNA
Treinamento: 70 imagens Teste: 25 imagens Validação: 25 imagens Rede treinada com 10 harmônicos Erro na classificação de 2 imagens Rede treinada com 12 harmônicos Erro na classificação de 1 imagem Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

11 PROJETO 3 REDE DE AUTOMAÇÃO PREDIAL DISTRIBUÍDA PARA RACIONALIZAÇÃO DE ENERGIA SEGUNDO O PARADIGMA “AMBIENT INTELLIGENCE” Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

12 Automação Predial Inteligente
Projeto PROBAL – CAPES (“Networked Control with Distributed Processing for Building Automation in an Ambient Intelligence Framework” ) Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

13 Automação Predial Inteligente
Ambient Intelligence “Rede de sensores e atuadores que provê diversos serviços de forma praticamente invisível aos usuários” Foco centrado no usuário; Rede de sensores e atuadores; Exemplos de Serviços: - Conforto Térmico; Economia de energia; - Segurança; Assisted Living. Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

14 Automação Predial Inteligente
Projeto PROBAL-CAPES: Controle inteligente aparelhos ar condicionado Manutenção conforto térmico; Consumo energia. Rede Wireless ZigBee Retrofitting; Flexibilidade de implementação de sensores e atuadores; Fornecer serviços aos usuários. Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

15 Conforto Térmico Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB 15

16 PMV (Predicted Mean Vote) X PPD (Percentage of Persons Dissatisfied)
Conforto Térmico PMV (Predicted Mean Vote) X PPD (Percentage of Persons Dissatisfied) Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB 16

17 Automação Predial Inteligente
ZigBee Desenvolvido por um consórcio de empresas (ZigBee Alliance) em conjunto com o IEEE, gerando o protocolo IEEE ; Projetado especialmente para ser utilizado em aplicações de sensoriamento, controle e acionamento de dispositivos; Baixa taxa de transmissão; Baixo Alcance de Rede; Baixo Consumo; Baixo Custo; Freqüência de Operação: 2.4GHz (ISM) Protocolos Concorrentes: Wi-Fi, Bluetooth. Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

18 Automação Predial Inteligente
Módulos Utilizados: X-Bee Empresa Digi Alcance: entre 30 e 100 m ZigBit Empresa MeshBean Alcance: entre 100 e 300 m Microcontrolador ATmega 1281V Transceiver RF AT86RF230 Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

19 PROJETO 3.1 Projeto de instrumentação e controle de um sistema de ar condicionado híbrido
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20 Ar Condicionado Híbrido
Ambiente de Implementação: Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

21 Ar Condicionado Híbrido
Princípio Funcionamento Ventilador aspira ar externo Painel evaporativo celulose Água reposta por uma boiá mantendo nível reservatório constante Produz ar limpo, mais úmido e de qualidade Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB 21

22 Ar Condicionado Híbrido
Maior eficiência ambientes secos Objetivo Umedecer ambiente Resfriar ambiente Não necessita utilizar compressor em determinadas horas do dia Redução consumo energia Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB 22

23 Ar Condicionado Híbrido
Sensores Anemômetro Piranômetro Temperatura e Umidade Temperatura média radiante Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

24 Ar Condicionado Híbrido
Módulo Coordenador ZigBit Módulo Interno Sensor Temperatura e Umidade Sensor Radiação Térmica Módulo Externo Piranômetro Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

25 Ar Condicionado Híbrido
Módulo Móvel ZigBit Sensor Temperatura e Umidade Anemômtro Módulo Atuador Atuador Bomba Atuador Ventilador Atuador Compressor Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

26 Ar Condicionado Híbrido
Software Supervisório Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

27 Ar Condicionado Híbrido
Software Supervisório Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB 27

28 PROJETO 3.2 AUTOMAÇÃO PREDIAL WIRELESS EM AMBIENTE COM CARGAS TÉRMICAS COMPARTILHADAS
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29 Ar Condicionado Convencional
Ambiente de testes Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

30 Ar Condicionado Convencional
Split com capacidade BTU/h Unidade interna (evaporadora) Unidade externa (condensadora) Sensor temperatura na unidade interna Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

31 Ar Condicionado Convencional
Hardware: Modo de controle XBee ATmega8 Recebe informação processada do supervisório Controla o modo de acionamento através de I/O para ligar/desligar a unidade externa do ar condicionado Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

32 Ar Condicionado Convencional
Hardware: Circuito acionamento MOC3081 TIC246D Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

33 Ar Condicionado Convencional
Hardware: Nó sensor Sensor temperatura LM35 Conversor A/D XBee Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

34 Ar Condicionado Convencional
Medidor Engeria ZMD128 – Landis & Gyr Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

35 Ar Condicionado Convencional
Rede Implementada Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

36 Ar Condicionado Convencional
Experimento 1: Liga-desliga externo (sensor centralizado) Consumo 20,77 KWh Leitura espúrias Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB 36

37 Ar Condicionado Convencional
Experimento 2: Controle ar condicionado (sensor centralizado) Consumo 31,41 KWh Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB 37

38 Ar Condicionado Convencional
Experimento 3: Liga-desliga externo (sensor retorno) Consumo 26,21 KWh Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB 38

39 Ar Condicionado Convencional
Experimento 4: Controle ar condicionado (sensor retorno) Consumo 32,58 KWh Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB 39

40 Ar Condicionado Convencional
Tabela Comparativa Experimento Tipo de controle Posição dos nós sensores Consumo 1 Liga-desliga Centralizado 20,77 kWh 2 Próprio dos aparelhos 31,41 kWh 3 Retorno 26,21 kWh 4 32,58 kWh Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB 40

41 PROJETO EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM AMBIENTES PREDIAIS UTILIZANDO REDE SEM FIO ZIGBEE E CONTROLE FUZZY Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

42 Nós endereço fixo Coordenador Sensor Atuador
REDE IMPLEMENTADA Nós endereço fixo Coordenador Sensor Atuador Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB 42

43 CONTROLADOR FUZZY Controlador Fuzzy (Mandani) Variáveis entrada
Erro Setpoint Variável saída PWM Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

44 Modelo Controle Simulink
SIMULINK - MATLAB Modelo Controle Simulink Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

45 RESULTADOS Testes realizados entre 08:00 e 17:00
Nós sensores posicionados no centro de cada setor Registro consumo energia dos aparelhos Dois testes Temperatura referência fixa Temperatura referência variável ao longo do experimento Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

46 RESULTADOS Experimento 1: Controle On-Off – Temperatura referência fixa Consumo energia: 17,52 KWh Temperatura externa variou entre 25,1 e 33,7 °C Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

47 RESULTADOS Experimento 2: Controle Fuzzy – Temperatura referência fixa
Consumo energia: 13,83 KWh Temperatura externa variou entre 25,6 e 36,8 °C Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

48 RESULTADOS Experimento 3: Controle On-Off – Temperatura referência variável Consumo energia: 17,78 KWh Temperatura externa variou entre 23,8 e 34,9 °C Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

49 RESULTADOS Experimento 4: Controle Fuzzy – Temperatura referência variável Consumo energia: 14,63 KWh Temperatura externa variou entre 23,9 e 36,5°C Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB

50 Ar Condicionado Convencional
Tabela Comparativa Experimento Tipo de controle Temperatura Referência Consumo 1 Liga-desliga Fixa 17,52 kWh 2 Controle Fuzzy 13,83 kWh 3 Variável 17,78 kWh 4 14,63 kWh Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB 50

51 PROJETO 3.4 Sistema de localização indoor em Wireless Sensor Networks
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52 Sistemas de localização
Motivação Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB 52

53 Sistemas de localização
AoA – Angle of Arrival; Ângulo do alvo com relação a um referencial; Antenas com padrão de radiação anisotrópico conhecido. ToA – Time of Arrival; Tempo de um sinal transmitido do alvo até uma base; Velocidade de propagação do sinal previamente conhecida; Usualmente, utilizado com sinais de ultrasom. RSSI– Received Signal Strength Indication Atenuação da potência do sinal transmitido; Um dos métodos mais suscetíveis a perturbações; Não costuma necessitar de dispositivos adicionais. Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB 53

54 Sistemas de localização
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55 Sistemas de localização
Triangulação Hiperbólica: Distribuição da energia das ondas eletromagnéticas e sua relação com a distância: Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB 55

56 Sistemas de localização
Triangulação Hiperbólica baseada em RSSI: Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB 56

57 Sistemas de localização
Triangulação Hiperbólica baseada em RSSI: Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB 57

58 Sistemas de localização
Triangulação Hiperbólica baseada em RSSI: Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB 58

59 Sistemas de localização
Mapeamento utilizando RNA: Nível do Sinal - mód. 1 1ª Rede Neural Posição do módulo no eixo X Nível do Sinal - mód. 2 . . . Nível do Sinal - mód. N Nível do Sinal - mód. 1 2ª Rede Neural Nível do Sinal - mód. 2 Posição do módulo no eixo Y . . . Nível do Sinal - mód. N Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB 59

60 Análise Experimental Triangulação Hiperbólica: Cálculo da constante K.
Mapeamento do ambiente: 110 Posições distintas; Várias leituras RSSI em cada posição. Estágio Offline: Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB 60

61 Sistemas de localização
Posição Real x Posição Estimada: Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB 61

62 OBRIGADO A TODOS PELA ATENÇÃO!!!
AGRADECIMENTOS OBRIGADO A TODOS PELA ATENÇÃO!!! Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Intelingentes - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional - ENE/FT/UnB 62