Analysis of public datasets of power quality distortions

Automatic classification of power quality distortions has gained interest in research due to the proliferation of distributed power systems with renewable sources. To train and test a classification system, data with power quality distortions are required. Most studies generate synthetic data from mathematical equations, since real distortions are difficult to record. A possible alternative is to use public datasets of real disturbances. However, there are strong differences among public datasets. In this paper, existing datasets of power quality distortions were compiled and their main features were analysed and compared. To the best of our knowledge, this is the first work reviewing these datasets. To identify the datasets, the most cited papers on this topic were surveyed. In addition, systematic searches were conducted in four popular scientific repositories. As a result, four available datasets were identified. They included a limited number of samples (20- 44) and types of distortions. Sampling frequencies and recording conditions were appropriate and the two main fundamental grid frequencies (50 and 60 Hz) were also considered. Although these datasets are appropriate for partially testing automatic classifiers, a remaining research effort is to provide comprehensive datasets with hundreds of samples and several types of distortions

Sensing Systems for Respiration Monitoring: A Technical Systematic Review

Respiratory monitoring is essential in sleep studies, sport training, patient monitoring, or health at work, among other applications. This paper presents a comprehensive systematic review of respiration sensing systems. After several systematic searches in scientific repositories, the 198 most relevant papers in this field were analyzed in detail. Different items were examined: sensing technique and sensor, respiration parameter, sensor location and size, general system setup, communication protocol, processing station, energy autonomy and power consumption, sensor validation, processing algorithm, performance evaluation, and analysis software. As a result, several trends and the remaining research challenges of respiration sensors were identified. Long-term evaluations and usability tests should be performed. Researchers designed custom experiments to validate the sensing systems, making it difficult to compare results. Therefore, another challenge is to have a common validation framework to fairly compare sensor performance. The implementation of energy-saving strategies, the incorporation of energy harvesting techniques, the calculation of volume parameters of breathing, or the effective integration of respiration sensors into clothing are other remaining research efforts. Addressing these and other challenges outlined in the paper is a required step to obtain a feasible, robust, affordable, and unobtrusive respiration sensing system

Diseño y validación de un sensor de respiración frente a un dispositivo "gold standard"

Este Trabajo de Fin de Máster consiste, en primer lugar, en el estudio actualizado del Estado delArte en sensores de respiración y, seguidamente, el prototipado de dos sensores,comparándolos entre sí y con un dispositivo tecnológico de referencia (Gold Standard).Finalmente, se extraen una serie de conclusiones sobre los sensores desarrollados y sobre elproceso investigador llevado a cabo durante el trabajo. Se trata de ejecutar una rutinainvestigadora completa, con todos los pasos necesarios para hacer una pequeña aproximacióna lo que se espera hacer en un futuro.En primer lugar, se realiza un estudio estandarizado, basado en el Método Prisma, de losartículos científicos más importantes publicados en este ámbito durante el año de la pandemiade la Covid-19, analizando detalladamente los más relevantes a día de hoy, con el objetivo deorientar una futura publicación en este campo. En este capítulo, se exponen estadísticas sobrelas técnicas, sensores, algoritmos de procesado, etc. más importantes hasta la fecha.A continuación, con inspiración en lo aprendido durante el metaanálisis anterior, se desarrollandos sensores de respiración sencillos y se estudia su viabilidad de cara a una aplicación clínica.Asimismo, se compara su desempeño contra un sistema Gold Standard, equipamiento médicode precisión que nos da resultados que se han tomado como correctos, con la ayuda devoluntarios de diferentes edades y características fisiológicas.Por último, se extraen varias conclusiones sobre la adecuación de los sensores desarrollados ysobre todo el proceso investigador que ha conllevado este trabajo.<br /

Diseño y dimensionamiento de los sistemas eléctricos en una instalación de inyección de amoniaco para una industria cementera

Este proyecto aborda lo referente al diseño de una instalación de inyección de amoniaco en una industria cementera para la reducción de los gases contaminantes NOx (óxidos de nitrógeno). Se explica el proceso de creación del cemento y en qué punto de la producción se generan dichos gases. Se da a conocer por qué es importante no emitir gases NOx a la atmósfera y cómo se pueden limitar. El proyecto se centra en presentar el diseño de los sistemas eléctricos de la instalación de inyección de amoniaco. Se incluyen los planos detallados de todos los sistemas eléctricos asociados a la instalación y se describen los más característicos. Estos planos se dividen en tres grandes bloques: la zona de descarga de amoniaco, la zona de inyección de amoniaco y la zona de análisis de emisiones.Junto con el diseño de los sistemas eléctricos de la instalación de inyección de amoniaco se calculan las secciones mínimas del cableado de potencia que alimenta a los diferentes elementos de esta instalación junto con sus protecciones.<br /

Generación de escenarios y Programación de brazos robóticos con RobotStudio y RAPID (ABB)

Este Trabajo Fin de Grado se enmarca en el aprendizaje y utilización del programa RobotStudio para la simulación de procesos industriales con presencia de elementos robóticos. En una primera fase se centra en la recopilación de la información necesaria para manejar el programa RobotStudio, haciendo uso para ello de video-tutoriales y del propio manual del programa. Así mismo, se recopila información de diversos robots y herramientas industriales mediante el estudio de manuales y de los respectivos productos. Los conocimientos adquiridos en esta primera etapa se afianzan después mediante la realización de tres escenarios virtuales de diversos procesos y tareas. Estos escenarios abarcan el uso del programa desde un nivel de conocimientos básico hasta un nivel avanzado del mismo. Con todo ello, la dificultad en el uso de las herramientas del programa se va incrementando con cada escenario. De este modo, para el primer escenario se aplican modelos sencillos y tareas de desplazamiento de objetos. En el segundo escenario el incremento de la complejidad radica en la implementación de tareas paralelas sobre un mismo controlador, así como en la creación de componentes complejos en el escenario. Para finalizar, se realiza una réplica de un escenario real utilizando la herramienta de simulación. En concreto, se implementa el escenario virtual del Laboratorio de Tecnologías Industriales de la Escuela Universitaria Politécnica de Teruel para el que se desarrollan dos programas a modo de ejemplo de uso. Para poder llevar esto a cabo es necesario recrear los diferentes elementos del escenario real en modelos virtuales dentro del programa. Los programas de prueba realizados permitieron comprobar si los parámetros del escenario real se habían ajustado correctamente en la simulación, concluyendo que el escenario simulado está completo y compuesto de elementos plenamente funcionales

Implementación de algoritmos de detección de personas en imágenes utilizando métodos de planificación y estimación en el desarrollo software

En este Trabajo Fin de Máster se ha implementado un algoritmo de detección de personas en imágenes, aplicando conceptos de calidad a la gestión y al desarrollo del proyecto. Se ha elegido la norma UNE 166001 sobre Requisitos de Proyectos de Investigación para trabajar de manera ordenada y metódica, evitando obviar aspectos importantes. Entre otras actuaciones, se realiza una estructuración del proyecto en fases con una temporalización asociada, se desglosa cada una de las fases en las tareas que la componen, se estima el presupuesto del proyecto, etc.., en definitiva, se trata de aplicar los principios de la calidad a la gestión del trabajo fin de máster. Para implementar algoritmos de visión por computador con calidad, se deberán considerar aquellos modelos y estándares que sean de aplicación. De este modo, se ha realizado una revisión normativa sobre modelos que apliquen tanto al desarrollo del producto software como al propio producto software, seleccionando razonadamente los más idóneos: - Como modelo que regirá el desarrollo del producto, se ha tomado el Proceso de Software Personal (PSP), que permite mejorar la eficiencia del desarrollador a nivel individual. - Como modelo aplicable al propio producto software se ha seleccionado la normativa ISO 9126, ya que puede ser adaptada a la evaluación del programa desarrollado. Una vez se dispone de los modelos o estándares de referencia, ya es posible diseñar el algoritmo. Previamente se ha realizado una búsqueda sobre métodos de detección de personas, y a la vista de esos resultados, se ha optado por detectar la cabeza, por ser la parte más significativa del cuerpo. Para ello se empleará el Modelo Omega que representa la cabeza a través de una figura geométrica con la forma de la letra omega. Siguiendo este modelo se ha implementado un algoritmo de detección en el lenguaje de programación C, utilizado como soporte la librería OpenCV, necesaria para el manejo de imágenes en C. En una primera fase, la detección se realiza sobre imágenes donde únicamente aparece una cabeza aislada. En fases posteriores la detección se ha realizado sobre imágenes de personas que atraviesan un pasillo, con el consiguiente aumento en la complejidad del algoritmo. Éste se estructura en diversas operaciones: generación del modelo omega ideal, detección de fondo, obtención de la transformada de distancia, detección de bordes, dilatación, cálculo de gradientes, medición del ajuste final a través de una función matemática, suavizado de la función, cálculo de máximos, etc. Una vez el algoritmo ha sido implementado, se ha evaluado a través de la aplicación del modelo normativo ISO 9126. También se han analizado los resultados del algoritmo; su efectividad realizando la detección, así como la velocidad de ejecución, que se encuentra muy próxima al tiempo real. Se ha valorado el cumplimiento de lo planificado, la aplicación del PSP, y se han establecido actuaciones futuras derivadas de este proyecto

An agent-based simulator applied to teaching-learning process to predict sociometric indices in higher education

Most novice teachers and even some experienced teachers can lack appropriate tools for designing teaching strategies that ensure the quality of education. The ability of working in teams is crucial in educating professionals. The literature proves that social relations influence the performance of teams. For instance, the team cohesion is directly related with its performance. In the current work, we have developed an agent-based tool for assisting teachers in simulating their teaching strategies to estimate their influence on the group sociometrics like cohesion, coherence of reciprocal relations, dissociation and density of relations. The experiments with nine scenarios in disciplines of computer science, electronic, psychology, business, tourism and renewal energies with 239 students and six teachers including experienced and novice ones show that its underlying agent-based framework can adapt to different disciplines obtaining similar outcomes to the real ones. We learned that the tool was especially reliable in predicting the density of relations and the cohesion, being the latter one probably the most relevant due to its known relation with academic performance. In addition, we also learned that it was difficult to assess the prediction quality of the dissociation in higher education, due to the usual low amounts or absence of reciprocal rejections in the students' groups in this educational stage. The presented agent-based tool is publicly distributed as open source for facilitating other researchers in following this research line

An Optimization Approach to Eliminate Crosstalk in Zero-Potential Circuits for Reading Resistive Sensor Arrays

Crosstalk is a well-known problem in resistive sensor arrays (RSAs). The zero-potential method (ZPM) is a commonly used readout circuit that uses multiplexers and demultiplexers to reduce the main sources of crosstalk. However, the internal resistors of these switches cause a secondary crosstalk in the RSA that alters the RSA sensor values read. The solution to the effects of this secondary crosstalk is still a case of study. In previous literature, these resistances have been considered as known and, in most cases, equal for all switch channels. However, in a real situation, they are unknown and may vary between channels. In this work, a least-squares (LSQR) method is presented to obtain the true values of the switches from the read voltage signals. Calibration columns are added to the RSA for this purpose. To prove the performance of the method proposed, several simulations have been carried out with different values of RSA sensors, switch resistances, size of the RSA, and noise level. Results show that the proposed LSQR method allows obtaining simultaneously accurate values for both the RSA sensors and switch internal resistors. In this way, the problem of secondary crosstalk is neutralized. It also shows better performance when compared with existing approaches

Contribución al diseño de sensores vestibles y ambientales para medir la respiración y el salto vertical en adultos mayores y frágiles.

Con el avance de la tecnología, se ha popularizado entre la población el uso de dispositivos para medir su estado de salud. Para lograr esto, se suelen utilizar dispositivos vestibles como los smartwatch y smartbands, dispositivos ambientales embebidos en los alrededores, e incluso dispositivos conectados a aplicaciones móviles. El uso de estas tecnologías también se ha popularizado entre los profesionales de la salud.Esta tesis se centra en el desarrollo de dispositivos para monitorizar la salud de adultos mayores y adultos frágiles. Se desarrollaron dos líneas de trabajo: en la primera se diseñó e implementó un sistema vestible para monitorizar en tiempo real la respiración de los usuarios; en la segunda se desarrolló un sistema ambiental capaz de medir la altura del salto vertical efectuado por los usuarios sobre él.Sistema vestible para monitorizar la respiración:- Dentro de esta línea de trabajo se investigó un nuevo sensor de respiración que venía a cubrir algunas lagunas existentes en el estado de la técnica: la integración de todos los elementos electrónicos del sistema en un encapsulado compacto, la liberación del diseño para su reutilización y mejora por parte de otros investigadores y el bajo coste de los elementos que componen el sistema, entre otros. El sistema vestible consiste en un dispositivo que se coloca alrededor del pecho mediante una cinta ajustable. Este sistema funciona mediante un sensor piezoresistivo que detecta las variaciones en el diámetro del pecho ocasionadas al inhalar y exhalar; las variaciones detectadas son enviadas de forma inalámbrica mediante Bluetooth a una estación de visualización elegida por el usuario (PC, Tablet o Smartphone). El sistema se encuentra embebido en un armazón impreso en 3D. Para validar el funcionamiento de este sistema, se realizaron pruebas con 21 voluntarios que efectuaron diferentes ritmos de respiración. Para obtener los ritmos respiratorios de cada señal generada, se utilizaron dos algoritmos. Estos algoritmos calculan el ritmo respiratorio al segmentar la señal original en ventanas de tiempo desde 6 hasta 30 segundos. Los resultados obtenidos muestran que, con una ventana de tiempo de 27 segundos, se obtiene el menor error para cada algoritmo (4,02% y 3,40 %).Sistema ambiental para medir el salto vertical:- Dentro de esta segunda línea de trabajo se investigó en un novedoso sistema ambiental para medir la altura del salto, lo que supuso una innovación respecto a los sensores utilizados actualmente para este fin. El sistema ambiental consiste en una plataforma que detecta objetos sobre ella mediante la presión, y mide el tiempo transcurrido desde que un objeto se retira y se coloca de nuevo. El sistema detecta los objetos mediante una matriz de sensores piezoresitivos (Force Sensitive Resistors - FSR realizados con velostat). Las dimensiones de la plataforma son 30 cm x 30 cm, área sobre la cual se distribuyen un total de 256 sensores FSR. El salto vertical se calcula mediante la fórmula de tiempo de vuelo, y el resultado es enviado mediante Bluetooth a un PC o Smartphone. Se realizaron dos experimentos: en el primero participaron un total de 38 voluntarios, con el objetivo de validar el funcionamiento del sistema con una cámara de alta velocidad como referencia (120 fps); en el segundo experimento se capturaron los datos en crudo de 15 voluntarios, con estos datos se emularon 10 frecuencias de muestreo (desde 20 Hz hasta 200 Hz) y se analizaron los efectos de utilizar frecuencias más bajas. Del primer experimento se obtuvo un error relativo medio de 1.98% con un coeficiente de determinación r2= 0,996. Del segundo experimento se determinó que las frecuencias de muestreo de 200 Hz y 100 Hz muestran un desempeño similar al mantener un error relativo por debajo del 5% en el 95% de las mediciones.Finalmente, este trabajo de tesis concluye indicando las principales aportaciones realizadas para cada una de las dos líneas de trabajo, así como el trabajo futuro que podría desarrollarse en cada una de ellas.<br /

Propuesta de Aplicación de un Código de Buenas Prácticas Docentes en la Ingeniería

Excellence is one of the goals of Higher Education. One possible way to achieve this objective is by applying a culture based on the concepts of quality and innovation. However, the real-world application of these concepts in Higher Education teaching is a difficult task. In this paper, we present a Web tool to help teachers apply a code of good teaching practice based on quality and innovation concepts. This code has been used for several years in Electrical Engineering, Electronics and Computing courses, although it could be applied to any other area. To assess this code, objective and external metrics have been used. Results show that the code helps to improve students’ satisfaction as well as their academic results. Teachers’ views on the code are also moderately positive