tese capa b - USP · ii ABSTRACT RAMIRES, R.S. Method for data protection against communication...

i

RESUMO

RAMIRES, R.S. Método para proteção dos dados contra falhas de

comunicação em redes de sensores sem fios. 2007. 326 f. Tese

(Doutorado) – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo,

2007.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um método para

garantir a proteção dos dados contra falhas de comunicação em uma rede

de sensores sem fios, empregada nos ensaios de modelos físicos reduzidos

em centrífuga. Este sistema foi aplicado para estudar o comportamento das

âncoras ‘tartaruga’ utilizadas nas linhas de ancoragem de sistemas

oceânicos para produção de óleo e gás em águas profundas. O emprego da

tecnologia de redes de sensores sem fios tem aumentado em muitas áreas

da sociedade, principalmente na engenharia. Dessa forma, muitos

problemas estão sendo enfrentados e estudados pelos pesquisadores.

Sobretudo no que diz respeito à interferência ambiental, relação de potência

e alcance, integridade da informação, miniaturização dos dispositivos,

autonomia de energia, limitação de algoritmos e vida útil. A inserção da

tecnologia de redes de sensores sem fios nos ensaios de modelos físicos

reduzidos de estruturas oceânicas em centrífuga, além de ser inédita no

Brasil, permitirá avanços significativos na determinação de parâmetros com

maior confiabilidade que, atualmente, são de difícil obtenção com

tecnologias convencionais como os sistemas de aquisição de dados e

controle que utilizam cabos e fios. Muitas vezes depara-se com a

inconveniência do peso dos cabos e dificuldades de instalação dos

dispositivos nos modelos, pela sua pouca portabilidade.

Palavras-chave: Instrumentação, sensores, atuadores, redes de sensores

inteligentes sem fios, sistemas sem fios, ensaios de modelos físicos

reduzidos de estruturas oceânicas, centrifuga para ensaios geotécnicos.

ii

ABSTRACT

RAMIRES, R.S. Method for data protection against communication

failures in wireless smart sensors networks. 2007. Thesis (Doctoral) -

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2007.

This work presents a method developed to guarantee the integrity of

the data in the wireless smart sensor networks, employed in centrifuge

physical modelling tests of anchors used as fixing devices for deep water

production oil and gas systems. The use of wireless smart sensor networks

technology has been increasing in many engineering areas. In spite of this

evidence, lots of problems are being faced and studied by the researchers

environmental interference, power and reach relations, integrity of the

information, miniaturization of the devices, energy autonomy, algorithms and

useful life. The use of the wireless smart sensor networks technology in the

oceanic structures reduced physical models test in centrifuge, by first time in

Brazil, will allow significant advances in the parameters determination. The

conventional instrumentation presents inconvenience of the weight cables

and difficulties of the devices in the models by limited portability.

Keywords: Instrumentation, sensors, actuators, wireless smart sensors

networks, wireless systems, oceanic structures physical modelling tests,

geotechnical tests in centrifuge.

iii

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

CAPÍTULO 1

Figura 1.1 – Ensaios de interação riser-solo............................................... 005

Figura 1.2 – Tanque de ensaios do riser-solo............................................. 005

Figura 1.3 – Ensaios em elementos de fixação.......................................... 006

Figura 1.4 – Ensaios em estacas torpedo................................................... 006

Figura 1.5 – Ensaios em estacas de sucção.............................................. 006

Figura 1.6 – Ensaios em âncoras ‘tartaruga’.............................................. 007

Figura 1.7 - Tanque de ensaios para âncoras tartaruga............................. 007

CAPÍTULO 2

Figura 2.1 - Visão de um exemplo de população de RSSF’s com nós

altamente crescidos em clusters, áreas escassamente

povoadas, obstruídas e separadas por regiões,

(BEUTEL, 2004)..................................................................... 021

Figura 2.2 - Topologia onde existem problemas de comunicação

devido a obstáculos, transmissão assíncrono,

(BEUTEL, 2004)..................................................................... 021

Figura 2.3 - Uma visão esquemática de operação de um algoritmo:

(a) inicialmente desconectado; (b) primeira formação

de um piconet; (c) interconexão entre eles pelo primeiro

scatternet; (d) formação maior por scatternet e estrutura

distribuída fica visível; e (e) uma estrutura única

formada, (BEUTEL, 2004)..................................................... 022

CAPÍTULO 4

Figura 4.1 – Configurações de instrumentação em centrífugas, adaptado

de (ZORNBERG; FRIEDRICHSEN; AVANZI, 2005)............. 044

Figura 4.2 – Configuração da instrumentação de algumas centrífugas,

adaptado de (ZORNBERG; FRIEDRICHSEN; AVANZI,

2005)...................................................................................... 045

iv

Figura 4.3 – Configuração da instrumentação das centrífugas mais

recentes, adaptado de (ZORNBERG; FRIEDRICHSEN;

AVANZI, 2005)....................................................................... 045

Figura 4.4 – Configuração da instrumentação das centrífugas mais

recentes, adaptado de (ZORNBERG; FRIEDRICHSEN;

AVANZI, 2005)....................................................................... 045

Figura 4.5 – Topologia adotada nos ensaios em centrífuga da

UC Davis, (WILSON et al., 2004).......................................... 047

Figura 4.6 – Diagrama esquemático da arquitetura usada na centrífuga

UC Davis, USA...................................................................... 047

Figura 4.7 – Disposição dos sensores sem fios no modelo e cesto

da centrífuga, adaptado de (WILSON et al., 2004)................ 048

Figura 4.8 – Diagrama esquemático da arquitetura usada na centrífuga

MIT, USA............................................................................... 049

Figura 4.9 – Disposição dos sensores de pressão no modelo de túnel,

adaptado de (CHEEKIRALLA, 2004)..................................... 050

Figura 4.10 – Arquitetura de redes de sensores sem fios proposta para

a centrífuga IPT..................................................................... 051

CAPÍTULO 5

Figura 5.1 – Diagrama de blocos da metodologia desenvolvida................ 057

Figura 5.2. – Fluxograma dos comandos executados no nó sensor.......... 060

Figura 5.3. – Fluxograma de comandos executados no nó gateway......... 062

Figura 5.4. – Fluxograma dos comandos executados no LabVIEW.......... 068

CAPÍTULO 6

Figura 6.1 – Valores obtidos durante a aquisição de dados do nó

sensor próximo à base........................................................... 083


sensor dentro do cesto da centrífuga sem movimento.......... 083


sensor dentro do cesto da centrífuga em movimento........... 084

v

Figura 6.4. – Montagem do modelo de âncora, sensores e atuadores....... 096

Figura 6.5. – 1ª âncora ‘tartaruga’.............................................................. 097

Figura 6.6. – 2ª âncora ‘tartaruga’.............................................................. 097

Figura 6.7. – 3ª âncora ‘tartaruga’............................................................ 098

Figura 6.8. - Sensor de Inclinação (Tilt sensor)........................................ 099

a) Detalhe do sensor de inclinação........................................ 099

b) Detalhe do conjunto........................................................... 099

Figura 6.9. – Condicionadores de sinais 1B31NA e fonte de

alimentação.......................................................................... 099

a) Vista dos condicionadores................................................. 099

b) Vista das fontes de alimentação........................................ 099

Figura 6.10 – Etapa de calibração do sensor de inclinação....................... 100

Figura 6.11 – Célula de carga..................................................................... 101

a) Elemento elástico............................................................. 101

b) Construção final................................................................. 101

Figura 6.12 – Calibração da célula de carga.............................................. 102

a) Detalhe da célula de carga.............................................. 102

b) Detalhe da calibração da célula....................................... 102

Figura 6.13 – Micromotor e encoder........................................................... 102

a) Calibração micromotor e encoder.................................... 102

b) Micromotor na centrífuga.................................................. 102

Figura 6.14 – Painel frontal do programa do sistema convencional........... 103

Figura 6.15 – Calibração do conjunto do sistema sem fios........................ 104

a) Amplificador e a célula de carga....................................... 104

b) Conjunto do sistema sem fios........................................... 104

Figura 6.16 – Preparação do conjunto e ensaios realizados...................... 106

a) Preparação do solo........................................................... 106

b) Solo acomodado no cesto…………………………………. 106

c) Roldanas e a célula de carga........................................... 106

d) Âncora modelo no solo..................................................... 106

e) Forma de ruptura do solo................................................. 106

f) Forma de ruptura do solo.................................................. 106

vi

g) Forma de ruptura do solo................................................. 106

h) Forma de ruptura do solo................................................. 106

Figura 6.17 - Amostra Shelby extraída do cesto da centrífuga................... 107

Figura 6.18 - Ensaio de penetração de cone.............................................. 107

APÊNDICE A

Figura A.1 – Centrífuga do Laboratório Central des Ponts et

Chausèes - França, (LCPC, 2002)....................................... 151

Figura A.2 – Centrífuga da Public Works Research Institute– Japão,

(GEOTECH, 2002)................................................................ 151

Figura A.3 – Centrífuga IPT, (NIYAMA et al., 1994).................................. 152

Figura A.4 - Esquema geral dos sistemas da centrífuga IPT,

(NIYAMA et al., 1994)........................................................... 153

APÊNDICE B

Figura B.1 – Configuração e pinagem do chip CC1010,

(CHIPCON, 2004).................................................................. 172

Figura B.2 – Diagrama esquemático das funções do chip CC1010,

(CHIPCON, 2004)................................................................. 173

Figura B.3 – Placa de avaliação, (CHIPCON, 2003)................................ 174

Figura B.4 – Módulo de avaliação, (CHIPCON, 2003).............................. 174

Figura B.5 – Painel frontal do software keil µVision 3 IDE,

(CHIPCON, 2002)…........................................................... 177

Figura B.6 - Painel frontal do software Smart RF Studio,

(CHIPCON, 2002)................................................................. 177

Figura B.7 - Painel frontal do software Flash Programmer,

(CHIPCON, 2002)................................................................. 178

APÊNDICE D

Figura D.1 - Curva de alibração do cantilever, sistema sem fios............... 195

Figura D.2 - Curva de calibração do cantilever, sistema convencional..... 195

Figura D.3 - Curva de calibração do eixo X, sistema convencional........... 196

vii

Figura D.4 - Curva de calibração do eixo Y, sistema convencional........... 196

Figura D.5 - Curva de calibração da célula de carga, sistema

convencional.......................................................................... 197

Figura D.6 - Curva de calibração do encoder, sistema convencional........ 197

Figura D.7 - Curva de calibração do eixo X, sistema sem fios.................. 198

Figura D.8 - Curva de calibração do eixo Y, sistema sem fios.................. 198

Figura D.9 - Curva de calibração da célula de carga, sistema sem fios.... 199

Figura D.10 – Curva de calibração do encoder, sistemas sem fios.......... 199

Figura D.11 – Curva de calibração da amarra do sistema de arraste....... 200

APÊNDICE E

Figura E.1 - Painel Frontal do Programa LabVIEW.................................. 202

Figura E.2 – Diagrama de Blocos do Programa LabVIEW....................... 202

APÊNDICE F

Figura F.1 - Curva de calibração da centrífuga com sistema sem fios

a 50 g..................................................................................... 204

Figura F.2 - Curva de calibração da centrífuga com sistema

convencional a 50 g............................................................... 204


convencional a 50 g............................................................... 205


convencional a 50 g............................................................... 205


a 75 g..................................................................................... 206


convencional a 75 g............................................................... 206


a 100 g................................................................................... 207


convencional a 100 g............................................................. 207

Figura F.9 - Centrífuga em repouso, com a instrumentação

viii

convencional......................................................................... 208

Figura F.10 – Aceleração da centrífuga, com instrumentação

convencional...................................................................... 208

Figura F.11 – Patamar de operação, com a instrumentação

convencional...................................................................... 209

Figura F.12 – Rampa desaceleração, com a instrumentação

convencional...................................................................... 209

Figura F.13 – Distribuição normal da curva de calibração do

sistema convencional no regime de operação da

centrífuga em 50 g............................................................... 210

Figura F.14 – Distribuição normal da curva de calibração do

sistema sem fios no regime de operação da

centrífuga em 50 g.............................................................. 210

Figura F.15 – Distribuição normal da curva de calibração

do sistema convencional no regime de operação da

centrífuga em 75 g.............................................................. 211


do sistema sem fios no regime de operação da

centrífuga em 75 g.............................................................. 211


do sistema convencional no regime de operação da

centrífuga em 100 g............................................................ 212


do sistema sem fios no regime de operação da

centrífuga em 100 g............................................................ 212

Figura F.19 – Eixo X da âncora 1, instrumentação sem fios.................... 213

Figura F.20 – Eixo X da âncora 1, instrumentação convencional............ 213

Figura F.21 – Eixo Y da âncora 1, instrumentação sem fios................... 214

Figura F.22 – Eixo Y da âncora 1, instrumentação convencional............. 214

Figura F.23 – Força de arraste da âncora 1, instrumentação sem fios.... 215

Figura F.24 – Força de arraste da âncora 1, instrumentação

convencional....................................................................... 215

ix

Figura F.25 – Eixo X em função do tempo, âncora 1,

instrumentação sem fios..................................................... 216


instrumentação convencional............................................. 216

Figura F.27 – Eixo Y em função do tempo, âncora 1,

instrumentação sem fios.................................................... 217



Figura F.29 – Força de arraste em função do tempo, âncora 1,





Figura F.32 – Eixo X da âncora 2, instrumentação convencional............. 219

Figura F.32 – Eixo Y da âncora 2, instrumentação sem fios.................... 220

Figura F.33 – Eixo Y da âncora 2, instrumentação convencional............. 220

Figura F.34 – Força de arraste da âncora 2, instrumentação sem fios.... 221

Figura F.35 – Força de arraste da âncora 2, instrumentação

convencional....................................................................... 221




instrumentação convencional............................................ 222


instrumentação sem fios................................................... 223


instrumentação convencional........................................... 223






x

Figura F.43 – Eixo X da âncora 3, instrumentação convencional............. 225

Figura F.44 – Eixo Y da âncora 3, instrumentação sem fios.................... 226

Figura F.45 – Eixo Y da âncora 3, instrumentação convencional............ 226

Figura F.46 – Força de arraste na âncora 3, instrumentação sem fios.... 227

Figura F.47 – Força de arraste na âncora 3, instrumentação

convencional....................................................................... 227

Figura F.48 – Eixo X da âncora 3 em função do tempo,


Figura F.49 – Eixo X da âncora 3 em função do tempo,


Figura F.50 – Eixo Y da âncora 3 em função do tempo,


Figura F.51 – Eixo Y da âncora 3 em função do tempo,


Figura F.52 – Força de arraste na âncora 3 em função do tempo,


Figura F.53 – Força de arraste na âncora 3 em função do tempo,


Figura F.54 – Movimentação da âncora 1 no solo, sistema sem fios......... 231

Figura F.55 – Movimentação da âncora 1 no solo, sistema convencional. 231

Figura F.56 – Movimentação da âncora 2 no solo, sistema sem fios....... 232

Figura F.57 – Movimentação da âncora 2 no solo, sistema

convencional..................................................................... 232

Figura F.58 – Movimentação da âncora 3 no solo, sistema sem fios....... 233

Figura F.59 – Movimentação da âncora 3 no solo, sistema

convencional...................................................................... 233

APÊNDICE G

Figura G.1 – Desenho esquemático da barra do cantilever...................... 235

xi

ANEXO B

Figura AB.1 - Modelo do padrão IEEE 1451 e suas partes, (CAO, 2006)... 316

Figura AB.2 - Modelo conforme padrão IEEE 1451.1, (CAO, 2006)............ 317

Figura AB.3 - Modelo implementado no padrão IEEE 1451.1,

(CAO, 2006)........................................................................... 317



(CAO, 2006)........................................................................... 318



(CAO, 2006)........................................................................... 319



(CAO, 2006)........................................................................... 320

Figura AB.10 - Modelo conforme padrão 1451.5, (KENNETH, 2006)........ 321

xii

LISTA DE TABELAS

CAPÍTULO 3

Tabela 3.1 – Empresas e tecnologias adotadas, (OLIVEIRA, 2006).......... 038

CAPÍTULO 6

Tabela 6.1 - Testes comparativos entre os parâmetros de tempo de

aquisição e tempo de atraso................................................. 086

Tabela 6.2. – Testes com um nó sensor e três canais do A/D................... 090

Tabela 6.3. – Teste com dois nós sensores e três canais do A/D.............. 091

Tabela 6.4. – Testes com três nós sensores e três canais do A/D............. 092

Tabela 6.5 - Comparação das medidas realizadas com os sistemas

sem fios e o convencional..................................................... 095

Tabela 6.6. – Características geométricas das âncoras ‘tartaruga’............ 097

Tabela 6.7 – Força peso das âncoras ‘tartaruga’....................................... 098

Tabela 6.8 – Resultados dos ensaios com modelos de âncora

‘tartaruga’.............................................................................. 109

Tabela 6.9 – Valores correspondentes à escala do protótipo..................... 110

CAPÍTULO 7

Tabela 7.1 – Parâmetros estatísticos dos sistemas empregados na

Centrífuga IPT........................................................................ 117


centrífuga IPT durante os ensaios com a âncora 1.............. 121


centrífuga IPT durante os ensaios com a âncora 2.............. 122


centrífuga IPT durante os ensaios com a âncora 3............... 123

xiii

APÊNDICE A

Tabela A.1 - Fatores de escala associados à modelagem física em

centrífugas, (KO, 1988).......................................................... 167

ANEXO A

Tabela AA.1. – Avaliação de padrões sem fios................................... 298

Tabela AA.2. – Comparação de tecnologias de RF............................. 300

xiv

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

1xRTT - Single-carrier Radio Transmission Technology

A/D – Conversor Analógico para Digital

ADC0 - analog/digital convert 0 (canal 0 do A/D)



ADLS – Advanced Life Scienc

BER – Bit Error Ratio

CDMA – Code Division Multiple Access

CI – Circuito Integrado

CLP – Controlador Lógico Programável

CPU – Central Processing Unit

D/A – Conversor Digital para Analógico

DC – Direct Current

DES – Decryption Encryption System

DSP – Digital Signal Processing

DSSS – Direct Sequence Spread Spectrum

EDGE – Enhanced Data Rates for Global Evolution

FEC – Forward Error Correction

FFD – Full Function Device

FHSS – Frequency Hopping Spread Spectrum

GPRS – General Packet Radio Service

GSM – Global System Mobile

HTTP – Hypertext Transfer Protocol

IEEE – Institute of Electrical and Electronics Engineers

IP – Internet Protocol

ISM – Industrial, Scientific and Medical Radio Bands

ISO/OSI – International Standard Organization/Open System

Interconnect

LAN – Local Area Network

MPRG – Mobile Portable Radio Grup

xv

MEMS – Micro Electro Mechanical System

NCAP – Network Capable Application

NEMS – Nano Electro Mechanical System

NGI – Next Generation Internet

NRZ – Non Return to Zero

ORNL – Oak Ridge National Laboratory

PC – Personal Computer

Pacote - conjunto de dados enviados de um nó a outro

RF – Rádio Freqüência

RFD – Reduced Function Device

RFID – Radio Frequency Identification

RSSF – Rede de Sensores Sem Fios

RSSI – Received Signal Strength Indicator

SADC – Sistemas de Aquisição de Dados e Controle

SCADA – Supervisory Control and Data Acquisition

SDCD – Sistema Digital de Controle Distribuído

SMTP – Simple Mail Transfer Protocol

SNR – Signal to Noise Ratio

SOAP – Simple Object Access Protocol

SPP – Single Packet Protocol

STIM – Smart Transducer Interface Module

TCP – Transmission Control Protocol

TEDS – Transducers Electronic Data Sheet

UDP – User Datagram Protocol

VLA – Vertical Load Anchors

WLAN –Wireless Local Area Network

WPAN – Wireless Personal Área Network

WWAN – Wireless Wide Area Network

xvi

LISTA DE SÍMBOLOS

Ω – Ohms

ρ – densidade relativa o – graus

A – área

b – bits (unidade mínima no sistema binário, 0 ou 1)

B – byte ( conjunto de oito bits)

bits/s/Hz – bits por segundo por Hertz

bps – bits per second (bits por segundo)

cm – centímetros

cm2 – centímetros quadrados

cm3 – centímetros cúbicos

cm4 – centímetros à quarta potência

CV – cavalo a vapor

°C – graus Celsius

dB – decibéis

dBm – decibéis médio

E – módulo de elasticidade

fn – freqüência natural

g – unidade de aceleração da gravidade terrestre

g.ton – unidade da capacidade das centrífugas para ensaios de

modelos físicos

GHz – gigaHertz

Hz – Hertz (unidade de freqüência)

I – momento de inércia

kB – quilobyte

kB/s – quilobyte por segundo

kbaudrate – quilobaudrate (taxa de transmissão)

kbps – quilobits por segundo

kg – quilograma

kgf/cm2 – quilograma força por centímetro quadrado

xvii

kHz – quiloHertz

kN – quiloNewton

kS/s – quilosample per second (amostra por segundo)

L – comprimento

m – metros

mA – miliÀmpere

mAh – miliÀmpere hora

m/h – metros por hora

Mbps – megabits por segundo

MHz – megaHertz

ms – milisegundos

mW – miliWatts

MN – megaNewton

N – Newton

N – fator de escala em centrífugas

pf – força peso

rpm – rotações por minuto

s - segundos

S/s – sample per second (amostra por segundo)

ton – tonelada

Vl – volume

V – Volts (unidade de tensão elétrica)

VDC – Volts Direct Current (Volts em corrente contínua)

W – Watts

xviii

SUMÁRIO

RESUMO.................................................................................................... i

ABSTRACT................................................................................................. ii

LISTA DE ILUSTRAÇÕES......................................................................... iii

LISTA DE TABELAS.................................................................................. xii

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS..................................................... xiv

LISTA DE SÍMBOLOS................................................................................ xvi

SUMÁRIO................................................................................................... xviii

Capítulo 1 – INTRODUÇÃO GERAL......................................................... 001

1 INTRODUÇÃO GERAL........................................................................... 002

1.1 JUSTIFICATIVA DA PESQUISA........................................................... 004

1.2 MOTIVAÇÃO......................................................................................... 008

1.3 OBJETIVOS DA PESQUISA................................................................. 009

1.4 CONTRIBUIÇÕES DA PESQUISA....................................................... 010

1.5 METODOLOGIA DA PESQUISA ......................................................... 012

Capítulo 2 – CONTEXTUALIZAÇÃO SOBRE SENSORES

INTELIGENTES SEM FIOS................................................... 016

2 CONTEXTUALIZAÇÃO SOBRE SENSORES INTELIGENTES SEM

FIOS......................................................................................................... 017

2.1 TECNOLOGIAS PARA TRANSMISSÃO DE DADOS.......................... 017

2.2 ARQUITETURA.................................................................................... 018

2.3 TOPOLOGIA......................................................................................... 019

2.4 SEGURANÇA E PROTEÇÃO DOS DADOS........................................ 022

2.4.1 Interferências da rede de sensores sem fios e tolerância

a falhas.............................................................................................. 023

2.4.2 Interferências ambientais................................................................ 027

2.4.3 Invasões............................................................................................ 028

2.5 AUTONOMIA DE ENERGIA DE SISTEMAS EMBARCADOS............. 029

2.6 DIMENSÕES......................................................................................... 033

xix

Capítulo 3 – INTERFACES E PROTOCOLOS PARA REDES

DE SENSORES INTELIGENTES SEM FIOS........................ 035

3 INTERFACE E PROTOCOLOS PARA REDES DE SENSORES

SEM FIOS INTELIGENTES..................................................................... 036

3.1 REDES WWANs................................................................................... 037

3.2 REDES WLANs..................................................................................... 038

3.3 REDES WPANs.................................................................................... 039

3.4 INTERFACES E PROTOCOLOS PADRÕES....................................... 040

3.4.1 Protocolo padrão da família 802..................................................... 040

3.4.2 Protocolo padrão IEEE 1451........................................................... 041

Capítulo 4 – IMPLANTAÇÃO DA REDE DE SENSORES SEM FIOS NA

CENTRÍFUGA IPT................................................................. 043

4 IMPLANTAÇÃO DA REDE DE SENSORES SEM FIOS NA

CENTRÍFUGA IPT................................................................................... 044

4.1 IMPLANTAÇÃO DA RSSF E DE UM MÉTODO PARA PROTEÇÃO

DOS DADOS CONTRA FALHAS DE COMUNICAÇÃO....................... 046

Capítulo 5 - MÉTODO PARA PROTEÇÃO DOS DADOS CONTRA

FALHAS DE COMUNICAÇÃO EM RSSFs............................ 054

5 MÉTODO PARA PROTEÇÃO DOS DADOS CONTRA FALHAS

DE COMUNICAÇÃO EM RSSFs............................................................. 055

5.1 SOFTWARE EMBARCADO.................................................................. 058

5.2 SOFTWARE LABVIEW PARA GERENCIAMENTO DOS DADOS....... 059

5.3 DETALHAMENTO DO SOFTWARE EMBARCADO............................. 060

5.4 MÉTODO DESENVOLVIDO NO SOFTWARE EMBARCADO............. 068

Capítulo 6 – TESTES, MATERIAIS, MÉTODOS E ENSAIOS

REALIZADOS........................................................................ 080

6 TESTES, MATERIAIS, MÉTODOS E ENSAIOS

REALIZADOS.......................................................................................... 081

6.1 TESTES DE FUNCIONAMENTO DO SISTEMA ADOTADO................081

xx

6.2 TESTES DE FUNCIONAMENTO DO MÉTODO DESENVOLVIDO..... 085

6.3 CIRCUITO DESENVOLVIDO............................................................... 087

6.3.1 Testes após substituição do cristal oscilador.............................. 088

6.4 TESTES COMPARATIVOS.................................................................. 093

6.5 ENSAIOS COM MODELOS DE ÂNCORAS ‘TARTARUGA’................ 095

6.5.1 Características do modelo físico das âncoras ‘tartaruga’........... 096

6.5.2 Instrumentação convencional utilizada......................................... 098

6.5.2.1 Programa do sistema convencional................................................ 103

6.5.3 Instrumentação sem fios utilizada................................................. 104

6.5.3.1 Programas do sistema sem fios...................................................... 104

6.5.4 Procedimentos................................................................................. 105

6.5.4.1 Montagem dos ensaios................................................................... 105

6.5.4.2 Descrição das etapas adotadas...................................................... 108

6.5.5 Resultados dos ensaios com as âncoras modelo........................ 109

Capítulo 7 – INTERPRETAÇÃO E ANÁLISE DOS DADOS...................... 111

7 INTERPRETAÇÃO E ANÁLISE DOS DADOS....................................... 112

7.1 EFICIÊNCIA DO MÉTODO DESENVOLVIDO..................................... 112

7.2 TESTES COMPARATIVOS ENTRE OS DOIS SISTEMAS.................. 113

7.3 ENSAIOS EM MODELOS DE ÂNCORAS ‘TARTARUGA’.................. 118

7.4 PARÂMETROS ESTATÍSTICOS EMPREGADOS............................... 124

Capítulo 8 – CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES................................ 127

8 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES.................................................. 128

8.1 CONCLUSÕES..................................................................................... 128

8.2 RECOMENDAÇÕES PARA PESQUISAS FUTURAS.......................... 130

REFERÊNCIAS.......................................................................................... 132

APÊNDICES

APÊNDICE A – Equipamento de centrífuga IPT......................................... 149

xxi

APÊNDICE B – Sistema sem fios adotado................................................. 170

APÊNDICE C - Software com implementação do método para proteção

dos dados contra falhas de comunicação.......................... 180

APÊNDICE D - Curvas de calibração (instrumentação sem fios e

convencional)..................................................................... 194

APÊNDICE E – Programa na plataforma LabVIEW................................... 201

APÊNDICE F – Calibração da centrífuga, testes e ensaios....................... 203

APÊNDICE G – Cálculo da freqüência natural do cantilever...................... 234

APÊNDICE H – Matriz de dados dos ensaios em modelos de

âncoras ‘tartaruga’........................................................... 237

ANEXOS

ANEXO A – Trabalhos e discussões sobre os protocolos para redes

de sensores inteligentes sem fios.......................................... 289

ANEXO B – Interfaces e protocolos para redes sem fios........................... 304

tese capa b - USP · ii ABSTRACT RAMIRES, R.S. Method for data protection against communication...

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