Monitorização Não-Intrusiva da
Performance em Sistemas Eléctricos

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Enquadramento

Síntese

A monitorização da operação de motores elétricos tem-se revelado de extrema importância nos últimos anos. O grande desenvolvimento da Internet of Things (IoT) veio facilitar a monitorização remota de um grande número de parâmetros nas mais variadas áreas. Para além disso, a inteligência artificial e a aprendizagem de máquina (machine learning) permite analisar e tratar de forma automática muitos destes dados dispersos, inferindo comportamentos e permitindo controlar e monitorizar de forma eficiente diversos sistemas. Os sistemas de bombagem de água são uma das aplicações para estas tecnologias. Por um lado, é possível monitorizar e optimizar a sua operação, de forma a reduzir o consumo energético e manter constante a pressão nos níveis requeridos. Há no mercado diversas soluções para este serviço. Por outro lado, há também soluções para monitorização (intrusiva e não-intrusiva) e para análise dos dados para a detecção preventiva de erros (através de machine learning).
Há já também no mercado soluções disponíveis para este serviço. Porém, não existe uma solução conjunta para estes dois problemas no mercado, havendo vantagens na conjugação destes diferentes tipos de dados. Ao acrescentarmos aos parâmetros de optimização da operação as variáveis de identificação de erros e monitorização da performance, podem ser tomadas opções que avaliam a operação em função não só da eficiência e redução do consumo energético do sistema, mas também sobre a prevenção de erros, pois a paragem completa do sistema pode provocar maiores danos. Neste projecto pretende-se criar uma solução conjunta para este problema dos sistemas de bombagem de água, que optimize a operação analisando conjuntamente a eficiência, redução de custos e prevenção de erros e falhas. Para isto iremos recorrer a algoritmos de optimização que analisem diversos cenários em função das variáveis medidas e escolham a melhor solução de compromisso. Para além desta solução aplicada aos sistemas de bombagem de água, queremos estudar a sua aplicação aos sistemas AVAC, para monitorizar a performance destes sistemas de forma não-intrusiva, de forma a detectar erros preventivamente.

Promotores

O projeto decorre em co-promoção entre a empresa Fulgur IT, combinada a nível institucional com uma equipa de investigadores da Universidade do Algarve. É de referir que, nos quadros da empresa Fulgur IT, há elementos formados na Universidade do Algarve, pelo que existe já algum conhecimento mútuo entre os elementos da equipa das 2 instituições.

A Fulgur IT (FIT) é uma empresa de desenvolvimento de software e prestação de serviços de monitorização e controlo de instalações, equipamentos e sensores através das suas próprias soluções. Teve a sua origem em projectos de agroindústria de elevado nível de automação e sensórica tendo atualmente projectos em estações de bombagem, tratamento e armazenamento de água, estações meteorológicas e outros sensores. Está presente no mercado agrícola, municipal e industrial de norte a sul de Portugal e em processo de internacionalização para PALOPs e médio oriente. Foi e é pioneira em Portugal na implementação de projectos LoRa e tem atualmente uma solução de telegestão e telemetria com características únicas e competitiva. Foi em 2019 empresa Startup no evento Collision em Toronto e no WebSummit em Lisboa. Possui nos seus quadros as competências para gestão de projetos, automação industrial e programação de sistemas e WEB requeridas para fornecer e manter a sua solução Fulgur IT e desenvolver novos módulos e funções.
A Universidade do Algarve é uma instituição de ensino superior público localizada na parte sul de Portugal, com três campi em Faro e um em Portimão. No ano letivo de 2009-2010 havia cerca de 9600 alunos dos quais 1600 matriculados em programas de pós-graduação. Como uma universidade internacional, no mesmo ano letivo, havia cerca de 700 alunos estrangeiros de 66 diferentes nacionalidades. As áreas nucleares de investigação e ensino são: Ciência e tecnologia, gestão e economia, ciências da terra e do mar, ciências sociais e mais recentemente saúde. A Universidade tem pessoal permanente para ensino e investigação, cerca 750, que desenvolveu um número significativo de projetos de investigação (496 R&D) para o qual contribuiu o trabalho produzido por 150 bolseiros, o que demonstra um compromisso claro no sentido de R&D e inovação. Neste momento, a Universidade tem centros de pesquisa em vários campos, como ciências marinhas, bio-medicina, eletrónica, química, artes e comunicação e ciências sociais. Recentemente, desempenho de R&D da Universidade (publicações per capita) foi classificado entre as melhores universidades de Portugal [http://www.ualg.pt/]. A equipa de I&DT da parte da Universidade do Algarve foi selecionada por forma a que as suas valências incluam as diferentes áreas e especificidades do projeto. Assim, os nove membros propostos desenvolvem Investigação em Eletrónica Analógica e Digital, Redes de Sensores, Redes neuronais, Redes Energéticas Inteligentes, Algoritmos de Otimização, Termodinâmica, Interação Homem Máquina, Tecnologias de Informação, e Automação. Todos os investigadores têm Doutoramento, tendo no seu conjunto uma considerável experiência na participação em projetos de Investigação e Desenvolvimento nacionais e internacionais, para além de um considerável número de publicações em revistas científicas, congressos, capítulos de livros e várias patentes. São também membros de vários institutos de investigação nacionais, em Lisboa e Faro.
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Equipa

Composição das equipas dos promotores

Filipe Conceição

Product Owner/Gestor de Projecto

Tiago Nunes

Engenheiro de produção

Eduardo Martins

Engenheiro de produção

Tiago Neves

Engenheiro de produção

Cristina Póvoas

WEB Design e Marketing

Vitor Biasi

Engenheiro de produção

Jorge Semião

Electrónica e Coordenação Técnica

Jânio Monteiro

Redes de Sensores e Redes Energéticas

Pedro Cardoso

Machine Learning e Optimização

Cristiano Lourenço Cabrita

Redes Neuronais e Controlo

Gabriela Schütz

Algoritmos de Optimização

Ivo Manuek Valadas Marques Martins

Automação e Energia

Nelson Sousa

Termodinâmica e Mecânica

João Rodrigues

Interfaces Homem-Máquina

Roberto Lam

Interfaces WEB e Aplicações Móveis

Plano de Implementação

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  • 1 - Definição das especificações técnicas, sensores e hardware para Solução para Bombas de Água2020-12-012021-03-31
    2 - Definição das especificações técnicas, sensores e hardware para Solução para Sistemas AVAC2021-01-012021-04-30
    3 - Aquisição de Equipamentos e Sensores para monitorização remota (sistemas de bombagem e sistemas AVAC)2021-03-012021-11-30
    4 - Definição das especificações técnicas da plataforma IoT2020-12-012021-03-31
    5 - Aquisição de equipamentos para plataforma IoT e equipamentos de teste.2021-03-012021-11-30

  • 1 - Desenvolvimento de módulos de sensores e módulos de hardware para monitorização2021-03-012021-08-31
    2 - Desenvolvimento dos algoritmos para detecção de erros 2021-04-012023-02-28
    3 - Desenvolvimento dos algoritmos para optimização da operação2021-05-012023-03-31
    4 - Desenvolvimento da plataforma IoT2021-03-012023-05-31
    5 - Desenvolvimento de App para smartphone2022-04-012023-02-28
    6 - Testes em campo da Solução para Bombas de Água2022-03-012023-03-31
    7 - Testes da Solução para Sistemas AVAC2022-04-012023-04-30

  • 1 - Artigos em conferencias internacionais2021-05-012023-05-31
    2 - Elaboração de website e campanha promocional dos produtos2021-06-012023-05-31
    3 - Evento de promoção e disseminação de resultados científicos do projeto2022-06-012023-05-31
    4 - Eventos de promoção empresarial e feiras tecnológicas2022-12-012023-05-31

  • 1 - Gestão Técnica do Projeto2020-12-012023-05-31

Deliverables

Lista de Entregáveis

N.º EntregávelNº AtividadeNome do entregávelData entregaPromotorTipo entregávelNível divulgação
E1.1A1Relatório de Especificações técnicas dos sensoresMês 12UAlgRelatórioConfidencial
E1.2A1Relatório de definição de algoritmos de optimizaçãoMês 12UAlgRelatórioConfidencial
E1.3A1Relatório de definição de algoritmos de machine learningMês 12UAlgRelatórioConfidencial
E1.4A1Relatório de especificações técnicas da plataforma IoTMês 12FITRelatórioConfidencial
E2.1A2Relatório de construção de módulos com sensoresMês 27UAlgRelatórioConfidencial
E2.2A2Relatório de implementação de algoritmos de optimizaçãoMês 27UAlgRelatórioConfidencial
E2.3A2Relatório de implementação de algoritmos de machine learningMês 27UAlgRelatórioConfidencial
E2.4A2Relatório sobre testes ao sistema de bombagemMês 30FITRelatórioPúblico
E2.5A2Relatório sobre testes ao sistema AVACMês 30UAlgRelatórioPúblico
E3.1A3Proceedings de conferênciasMês 28UAlgDocumento em .pdfPrivado
E3.2A3Website INSPECTMês 27FITWebsitePúblico
E3.3A3Seminário INSPECTMês 30UAlgEvidências da realização do seminárioPúblico
E3.4A3Participação em feirasMês 30FITEvidências da participação em feirasPúblico
E4.1A4Relatório de Gestão do Projecto INSPECTMês 30FITRelatórioPrivado

Milestones

Lista de Marcos

N.º MarcoNº AtividadeData entregaNome do Marco/MilestoneMeios de verificação
M1.1A1Mês 15Aquisição de sensoresFacturas da aquisição
M1.2A1Mês 15Aquisição de equipamentos para plataforma IoTFacturas da aquisição
M2.1A2Mês 28Módulo de hardware com sensoresFacturas de serviço de Electrónica para construção e fotos
M2.2A2Mês 28Software com módulo de optimizaçãoUtilização da Plataforma IoT para verificação
M2.3A2Mês 28Software com módulo de previsão de errosUtilização da Plataforma IoT para verificação
M2.4A2Mês 30Protótipo INSPECT para sistema de bombagemUtilização da Plataforma IoT para verificação de dados reais
M2.5A2Mês 30Protótipo INSPECT para sistema AVACUtilização da Plataforma IoT para verificação de dados reais
M3.1A3Mês 28Relatórios de missãoInscrição nas conferências e certificados de participação
M3.2A3Mês 27WebSite INSPECTConsulta de website INSPECT
M3.3A3Mês 30Seminário INSPECTFotos e lista de participantes no seminário
M3.4A3Mês 30Relatórios de missãoInscrição nas feiras e certificados de participação
M4.1A4Mês 30Relatório de gestão técnicaRelatório

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