Departamento de Ciências da Engenharia e da Arquitectura
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Browsing Departamento de Ciências da Engenharia e da Arquitectura by Field of Science and Technology (FOS) "Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática"
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- Airmon: sistema IoT de monitorização e classificação da ocupação em salas de aulaPublication . Vargas, João Diogo Silvestre; Sobral, Pedro; Moreira, Rui SilvaA gestão dos parâmetros ambientais em espaços fechados é de extrema importância para manter a salubridade e conforto dos recintos, principalmente em espaços públicos muito frequentados. Em particular, em ambientes escolares, a má gestão destes parâmetros, pode impactar negativamente o bemestar dos alunos e docentes, manifestando-se em dificuldades de concentração, fadiga e/ou dores de cabeça, afetando, consequentemente, o processo de ensino-aprendizagem. A utilização de inteligência artificial para classificar a ocupação desses espaços, oferece a oportunidade de otimizar a sua gestão e planeamento, tornando o processo educacional mais eficiente e adaptado às necessidades dos intervenientes. Este trabalho tem como objetivo contribuir para uma possível solução para a lacuna existente relativamente à gestão de parâmetros ambientais, através da conceção e implementação de um sistema de monitorização de baixo custo e alta escalabilidade, visando a recolha e agregação precisa de dados ambientais, oriundos de diversas salas de aula, distribuídas por diferentes estabelecimentos de ensino e com a capacidade de integrar todos os que se pretendam associar ao projeto. Foram desenvolvidas caixas equipadas com um conjunto diversificado de sensores de baixo custo e consumo energético. O sistema disponibiliza uma interface intuitiva para o acesso e monitorização em tempo real de variáveis como os níveis de CO2, humidade, temperatura e partículas, referentes a cada sala de aula das escolas monitorizadas. Adicionalmente, os dados ambientais foram complementados com a indicação da ocupação das salas, através da colaboração da comunidade escolar, fornecendo assim uma solução que respeita a privacidade das pessoas envolvidas, não requerendo a utilização de métodos de recolha de dados invasivos, como câmaras. A estes dados foram aplicadas técnicas de inteligência artificial com o intuito de classificar a ocupação das salas de aula, obtendo uma acurácia de, no mínimo, 83% na classificação da ocupação com um modelo geral para todas as salas de aula e de, pelo menos, 85% quando treinadas para uma sala específica.
- Análise do uso de realidade aumentada em aparelhos móveis em ambientes exterioresPublication . Torres, José; Gouveia, Feliz RibeiroA realidade aumentada é uma área em crescimento pois proporciona uma experiência enriquecedora aos seus utilizadores, ao tornar virtual a realidade. Um dos problemas que ocorre na área da realidade aumentada é a falta de uma ferramenta capaz de produzir aplicações para o meio exterior sem a utilização de marcadores. Este problema ocorre devido à luminosidade que incide sobre os objectos ou edifícios que faz com que os algoritmos de detecção falhem. Uma forma de resolver este problema consiste em criar um conjunto de treino em várias condições de luminosidade para que em qualquer tipo de condição atmosférica seja possível detectar um edifício. Outro problema consiste na visualização da realidade aumentada que pode ser pouco perceptível devido à luminosidade. Uma forma de resolver este problema consiste em que a realidade aumentada tenha uma textura que permita a sua clara visualização em qualquer condição de luminosidade. A viabilidade deste trabalho é analisada de modo a verificar se é possível desenvolver uma aplicação de realidade aumentada utilizando apenas a câmara do aparelho móvel e sem marcadores. É apresentada uma discussão sobre os temas relacionados ao trabalho, especificamente sobre algoritmos de detecção e realidade aumentada, sendo analisados trabalhos e artigos destas áreas. Foi implementada uma aplicação com um algoritmo que deteção de monumentos em OpenCV ORB e uma aplicação em Unity3D com o Vuforia de modo a comparar os resultados de ambos de modo a determinar qual das abordagens é a melhor.
- Análise e aplicação da tecnologia blockchain na gestão de diplomas do ensino superiorPublication . Vidal, Fernando Richter; Gouveia, Feliz Ribeiro; Soares, ChristopheAs certificações académicas permitem reconhecer habilidades e conhecimentos adquiridos, e impactam diretamente de forma positiva na vida social das pessoas. Os diplomas emitidos nos moldes tradicionais, em papel, podem ser sujeitos a falsificação ou a impossibilidade de verificação devido à indisponibilidade da entidade emissora. Recentemente os modelos digitais de certificações académicas avançaram em questões importantes como a sua emissão, mas ainda podem falhar na verificação e na partilha entre partes, devido a oferecerem arquiteturas centralizadas. Motivados pelos bons resultados obtidos em outras áreas, várias iniciativas de certificados digitais propuseram a utilização da tecnologia blockchain. Este trabalho consiste em identificar, analisar e testar algumas das ferramentas baseadas em blockchain que estão emergindo, no âmbito da criação de certificados universitários mais eficientes, confiáveis e independentes. Será implementado um protótipo capaz de emitir, verificar e partilhar certificados; é também avaliado o uso da tecnologia e são apresentados os resultados dessa experiência. Além disso, o trabalho apresenta uma visão sobre o estado atual de desenvolvimento e maturidade em que tais ferramentas se encontram, relatando os avanços e as limitações encontradas, e expõe questões que ainda precisam ser resolvidas.
- Assistência à autonomia no domicílio com integração de automação e inteligência artificialPublication . Moreira, Alessandro Felipe Miguez; Torres, José; Sobral, PedroO Ambient Assisted Living (AAL) cresce em importância na investigação e investimentos públicos e privados, principalmente pelo envelhecimento da população mundial. Neste contexto, um problema que se busca resolver é a identificação e representação de atividades do cotidiano e para isto a Representação do Conhecimento mostra-se útil. A oferta de novas tecnologias Internet of Things (IoT) permitiu a criação de diversos protocolos de comunicação sem o suporte de um padrão, dificultando a integração de dispositivos em um único ambiente. Uma forma de solucionar este problema se dá na forma de aplicações de automação que traduzem estes protocolos em uma abstração que permita a interação com os dispositivos de modo uniforme. Esta disseminação de dispositivos IoT também disponibilizou uma quantidade massiva de dados para serem tratados, justificando o interesse de técnicas de Aprendizagem Máquina. Este trabalho especifica, implementa e valida um sistema de ambiente inteligente que agrega automação e Inteligência Artificial (IA). A especificação dá-se na forma de uma arquitetura de referência, composta por três módulos, cujas tarefas são automatizar e uniformizar a recolha de dados, relacionar e dar significado a estes dados e aprender com estes. São propostos três casos de uso, que representam as tarefas desempenhadas por cada um dos módulos, tendo sido formulados de modo a demonstrar uma gradual integração destes componentes do sistema. A implementação trata das aplicações e técnicas utilizadas para o desenvolvimento de um protótipo funcional deste sistema. A validação é realizada com a avaliação dos testes realizados para cada um dos casos de uso propostos. É apresentada uma discussão sobre temas relacionados ao trabalho, especificamente sobre aplicações de automação, Representação do Conhecimento, suas diferentes linguagens, Aprendizagem Máquina e são analisados trabalhos e artigos destas áreas. O resultado do trabalho é a especificação de uma arquitetura de referência para um sistema de acompanhamento de idosos que moram sozinhos e apresentados três casos de uso que representam as tarefas de cada um dos módulos.
- Blockchain solution for UCO traceability in a recycling supply chainPublication . Lopes, João Filipe Santos; Soares, Christophe; Moreira, Rui SilvaThe recycling of Used Cooking Oil (UCO) is vital to a circular economy, converting waste oils from food production, restaurants, and households into valuable biofuels. This process promotes sustainability and provides an environmentally responsible way to reduce reliance on fossil fuels and carbon emissions. However, the UCO supply chain faces traceability and quality control challenges that can lead to inefficiencies, financial losses, regulatory non-compliance, waste, and even fraud. Implementing a robust traceability system can improve accountability, ensure regulatory compliance, and enhance overall transparency in the recycling process. This dissertation proposes a blockchain-based system to improve UCO traceability, addressing common challenges in the supply chain by tracking the UCO’s journey from its collection to its storage in a warehouse. The system was implemented using Hyperledger Fabric, selected for its flexibility and support for permissioned networks, with RabbitMQ to manage transaction requests across peer nodes. The study adopts a qualitative methodology that relies on a review of the literature and an analysis of related supply chain management scenarios. This research builds on Hardlevel’s UCO management practices to explore blockchain’s potential to improve traceability in the industry, leveraging Hardlevel’s role as a leading waste management company in Portugal.
- Blockchain timetabling scheduling systemPublication . Pereira, Bruno Miguel Batista; Pereira, Ivo; Soares, ChristopheIn today’s world, how individuals organize their lives is increasingly vital. Everyone has their way of managing time. This shows how important it is to have schedules that match their rhythms. Offering individuals the chance to tailor their schedules would greatly benefit many. This thesis presents a potential solution to this widespread issue. The system proposed in this research offers a solution to the described challenge. It brings together two main aspects, the creation of personal schedules within boundaries set by employers, whether they be companies, universities, or other management entities. The intriguing and democratic aspect of this system is its second phase. Those who will use the system can also voice their preferences. The system will produce a range of schedules, allowing users to vote on their favored option. These votes are stored on a blockchain, ensuring enhanced reliability, transparency, and security that other methods might not offer. This system is applicable across a broad spectrum of sectors and situations. This scheduling tool works for many different places, like hospitals, workplaces, schools, and many others. The university scenario was more detailed and explored in this thesis as a test case. To handle the high computational demands, was opted for an innovative approach. Used Graphics Processing Unit (GPU)s instead of traditional Central processing unit (CPU)s for the scheduling component. The GPU’s inherent capabilities make parallel operations faster and generation quicker. The findings from this study suggest that such a system can be applied in real-life scenarios with promising results. It also demonstrates that using GPUs was the right choice in terms of performance and resource optimization. To sum up, this system combines a tool for creating schedules with blockchain voting to provide a complete solution for generating schedules. In addition to efficient resource distribution, it also ensures fairness and trust in decision-making. It does this by integrating its important parts. This research significantly contributes to the fields of optimization and constraint satisfaction, with potential applications extending beyond the educational scenario discussed here.
- Blockchain-based system for document storage and signatures of consenting formsPublication . Pinto, Rúben José Saraiva; Soares, Christophe; Pereira, IvoNowadays, decentralized models connecting various users and entities have gained prominence across the healthcare, finance, and Supply Chain Domains. Decentralized applications represent a transformational approach to data management and transaction execution, emphasizing security, data integrity, and transparency. At the core of these applications lies the blockchain system. This decentralized architecture supports a framework that guarantees data immutability and ensures network-wide transparency through consensus mechanisms. This work aims to explore the application of a blockchain-based system for managing, storing, and signing consent forms within a decentralized framework. By leveraging smart contracts, the system facilitates the creation, modification, deletion, and storage of documents issued by authorized medical entities. Patients can sign these documents, with every alteration and transaction meticulously tracked and recorded, enhancing privacy and data integrity. In addition to these benefits, a private system with role-based access control restricts access to consent forms, as determined by the medical authority that created the documents. The proposed project of this theses aims to leverage these benefits by implementing a Corda application, a blockchain-based solution designed for managing consent forms within the healthcare ecosystem. This solution will enable healthcare providers, patients, and other stakeholders to securely access, share, and manage sensitive medical data with full confidence in its integrity and privacy. By incorporating decentralized technology, the project seeks to create a system where patient consent is stored immutably on the blockchain, ensuring that no unauthorized modifications can be made. Furthermore, the evaluation and testing section of this work reinforces the access security and permission enforcement mechanisms that are proposed and implemented. Rigorous tests and practical examples demonstrate the system's ability to protect patient data and uphold privacy standards, ensuring that only authorized users can interact with sensitive information.
- Chatbot para atendimento automatizadoPublication . Gonçalez, Fernando Feliu; Moreira, Rui Silva; Torres, JoséA área da inteligência artificial vem evoluindo muito rapidamente junto com as tecnologias computacionais. O desenvolvimento de máquinas capazes de realizar tarefas, que até então eram exclusivamente humanas, como atendimento de clientes, por exemplo, tem se tornado cada vez mais comum. Deste modo o chatbot é uma tecnologia que vem revolucionando a maneira que as empresas estão prestando seus serviços, permitindo a redução de custos com pessoal, padronização das informações e uma melhor experiencia com o seu usuário final. Entre as diversas aplicações está o atendimento ao cliente, onde o mesmo pode obter informações, esclarecer dúvidas e até mesmo realizar operações de maneira autónoma, prática e com alta qualidade. O presente trabalho apresenta um estudo e desenvolvimento de um chatbot como mais uma alternativa ao atendimento padrão já realizado hoje dentro de uma central de atendimento.
- Classification of table tennis strokes using a wearable device and deep learningPublication . Ferreira, Nuno Micael; Torres, José; Sobral, PedroThe analysis of sports using everyday mobile devices is an area that has been increasingly explored aiming to help the user to improve in all aspects of the sport. The objective of the work proposed for this dissertation is to developed application capable of detecting strokes in table tennis using the iPhone and the Apple Watch, in which a recorded table tennis strokes data set performed by several table tennis athletes was created to help develop the application. Since the Artificial Intelegence area is increasingly present in our daily lives, the motivation in this work is to have a first contact with the current state of AI, the technologies available and most used in today’s present, and as within the company, it was intended to begin research in this area, mainly using Apple devices, it was decided to try and create a mobile application capable of detecting strokes performed in table tennis that would work with devices capable of AI processing, in order to provide statistical data to help table tennis athletes and coaches, which can later be sell for. After a study of devices available on the apple market with the necessary capabilities for the purpose of the work, it was concluded that for this work, the devices to be used would be the iPhone (above the X model) and the Apple Watch (above the model 5). Also because there were no public table tennis data set available, a methodology was developed with the objective of capturing table tennis strokes trough motion data. The recording of motion data was done by using an application capable of recording sensors data using the apple watch who was used by each athlete on the wrist. The sensors used to record motion data were accelerometer and gyroscope, and the capture methodology was planned and overseen by coaches and athletes. From the methodology created, 2 base data sets were created. One consisting of a short interval between strokes and the second and last with a bigger interval between strokes. From these 2 data sets, 3 more were created with different pre processing configurations applied followed by a filtering and reformatting of data to the necessary format for the creation of a Deep Learning model. To generate a DL classifier model, two approaches were tested, one by using Create ML, and the other by using Convolution Neural Network-Long Short Term Memory and Convolution Neural Network-Long Short Term Memory architecture. To evaluate the models, statistics generated from training were saved during model testing and creation. Create ML data set classifier models showed average performance except in one data set, with the generated classifier model having a maximum performance of 89.66% F1 score while CNN-LSTM and ConvLSTM approach generated good performance from all data set generated classifier models with the best classifier being the ConvLSTM with a 97.33% F1 score. After the creation of this same model, development of the application was performed consisting of two parts, one on the iPhone where it is possible to see the statistics and another on the Apple Watch where the ML model is executed and the stroke performed is detected being then sent to the application on the iPhone. The final step consisted on evaluation of the application during a live game scenario followed by an user rating application feedback questionnaire on athletes and coaches. Final application feedback was positive across all subjects with recommendations to the application interface and improvements to the classifier model. The live game application scenario with the generated classifier model obtained a 80% correct labelled strokes.
- Conceção de um sistema informático de gestão do pessoal do ISCED – CabindaPublication . Ngúvulo, Sebastião; Gouveia, Luis BorgesCom um aumento significativo dos dados nos setores empresariais, urge a necessidade de criar formas de facilitar o seu tratamento para um ganho do tempo na execução das atividades, garantindo uma maior eficiência dos sistemas e também proporcionando a maximização do lucro às empresas, quando for esse o caso. O sucesso de uma empresa depende bastante dos seus recursos humanos e estes, constituem o seu “instrumento” mais importante. É (ou seria) das pessoas que a empresa define ações estratégicas, constituindo ganhos de diversas naturezas (de conhecimento, de marca, económicas ou financeiras). O objetivo principal desta dissertação é permitir que a instituição universitária ISCED – Cabinda se adapte ao potencial digital pelo recurso às tecnologias de informação e comunicação, no contexto da sua gestão de Recursos Humanos. Em consequência, a instituição beneficiará com a maior facilidade e rapidez do acesso à informação e a facilidade na atualização dos dados do sistema. Uma vez automatizado, o sistema poderá facilitar o acesso aos dados a fim de responder a uma determinada necessidade que possa existir, independentemente de estar prevista ou não (tornando o sistema mais flexível e adaptável a novas realidades). Com uma Base de dados, far-se-á o cadastro dos dados dos funcionários da instituição fazendo assim evoluir a gestão de Recursos Humanos e proporcionando a busca de informação relativa a um determinado funcionário de uma forma fácil, rápida, precisa, fiável e coerente. Recorrendo ao desenvolvimento de uma aplicação móvel baseada na arquitetura cliente-servidor, as operações de consultas (adicionar, modificar, eliminar), ficam facilitadas e permitem ainda uma maior exploração de dados. A apresentação de uma aplicação móvel para a consulta no âmbito da gestão de Recursos Humanos é complementada com uma agenda de trabalhos a serem desenvolvidos para garantir a proposta de um sistema de gestão de Recursos Humanos para o ISCED.