Tecnologias IoT para pastoreio e controlo de postura animal

The unwanted and adverse weeds that are constantly growing in vineyards, force wine producers to repeatedly remove them through the use of mechanical and chemical methods. These methods include machinery such as plows and brushcutters, and chemicals as herbicides to remove and prevent the growth of weeds both in the inter-row and under-vine areas. Nonetheless, such methods are considered very aggressive for vines, and, in the second case, harmful for the public health, since chemicals may remain in the environment and hence contaminate water lines. Moreover, such processes have to be repeated over the year, making it extremely expensive and toilsome. Using animals, usually ovines, is an ancient practice used around the world. Animals, grazing in vineyards, feed from the unwanted weeds and fertilize the soil, in an inexpensive, ecological and sustainable way. However, sheep may be dangerous to vines since they tend to feed on grapes and on the lower branches of the vines, which causes enormous production losses. To overcome that issue, sheep were traditionally used to weed vineyards only before the beginning of the growth cycle of grapevines, thus still requiring the use of mechanical and/or chemical methods during the remainder of the production cycle. To mitigate the problems above, a new technological solution was investigated under the scope of the SheepIT project and developed in the scope of this thesis. The system monitors sheep during grazing periods on vineyards and implements a posture control mechanism to instruct them to feed only from the undesired weeds. This mechanism is based on an IoT architecture, being designed to be compact and energy efficient, allowing it to be carried by sheep while attaining an autonomy of weeks. In this context, the thesis herein sustained states that it is possible to design an IoT-based system capable of monitoring and conditioning sheep’s posture, enabling a safe weeding process in vineyards. Moreover, we support such thesis in three main pillars that match the main contributions of this work and that are duly explored and validated, namely: the IoT architecture design and required communications, a posture control mechanism and the support for a low-cost and low-power localization mechanism. The system architecture is validated mainly in simulation context while the posture control mechanism is validated both in simulations and field experiments. Furthermore, we demonstrate the feasibility of the system and the contribution of this work towards the first commercial version of the system.O constante crescimento de ervas infestantes obriga os produtores a manter um processo contínuo de remoção das mesmas com recurso a mecanismos mecânicos e/ou químicos. Entre os mais populares, destacam-se o uso de arados e roçadores no primeiro grupo, e o uso de herbicidas no segundo grupo. No entanto, estes mecanismos são considerados agressivos para as videiras, assim como no segundo caso perigosos para a saúde pública, visto que os químicos podem permanecer no ambiente, contaminando frutos e linhas de água. Adicionalmente, estes processos são caros e exigem mão de obra que escasseia nos dias de hoje, agravado pela necessidade destes processos necessitarem de serem repetidos mais do que uma vez ao longo do ano. O uso de animais, particularmente ovelhas, para controlar o crescimento de infestantes é uma prática ancestral usada em todo o mundo. As ovelhas, enquanto pastam, controlam o crescimento das ervas infestantes, ao mesmo tempo que fertilizam o solo de forma gratuita, ecológica e sustentável. Não obstante, este método foi sendo abandonado visto que os animais também se alimentam da rama, rebentos e frutos da videira, provocando naturais estragos e prejuízos produtivos. Para mitigar este problema, uma nova solução baseada em tecnologias de Internet das Coisas é proposta no âmbito do projeto SheepIT, cuja espinha dorsal foi construída no âmbito desta tese. O sistema monitoriza as ovelhas enquanto estas pastoreiam nas vinhas, e implementam um mecanismo de controlo de postura que condiciona o seu comportamento de forma a que se alimentem apenas das ervas infestantes. O sistema foi incorporado numa infraestrutura de Internet das Coisas com comunicações sem fios de baixo consumo para recolha de dados e que permite semanas de autonomia, mantendo os dispositivos com um tamanho adequado aos animais. Neste contexto, a tese suportada neste trabalho defende que é possível projetar uma sistema baseado em tecnologias de Internet das Coisas, capaz de monitorizar e condicionar a postura de ovelhas, permitindo que estas pastem em vinhas sem comprometer as videiras e as uvas. A tese é suportada em três pilares fundamentais que se refletem nos principais contributos do trabalho, particularmente: a arquitetura do sistema e respetivo sistema de comunicações; o mecanismo de controlo de postura; e o suporte para implementação de um sistema de localização de baixo custo e baixo consumo energético. A arquitetura é validada em contexto de simulação, e o mecanismo de controlo de postura em contexto de simulação e de experiências em campo. É também demonstrado o funcionamento do sistema e o contributo deste trabalho para a conceção da primeira versão comercial do sistema.Programa Doutoral em Informátic

Using elastin-like recombinamers as scaffolds for tissue engineering and regenerative medicine in the context of skin regeneration

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (especialização em Biomateriais, Reabilitação e Biomecânica)As lesões crónicas resultam do comprometimento do processo de cicatrização. O envelhecimento da população e o aparecimento de comorbidades que prejudicam a regeneração da pele contribuem para o aumento da incidência de lesões crónicas, sendo agora considerado uma epidemia. Como as terapias atuais apresentam desvantagens relevantes no tratamento de lesões crónicas, existe a necessidade clínica para o desenvolvimento de soluções eficazes que tratem as lesões crónicas a curto prazo, reduzindo a falha e a carga económica destas terapias. Assim, esta dissertação visava a criação de um scaffold de acordo com os princípios da Engenharia de Tecidos (TE) para promover a regeneração da pele utilizando elastin-like recombinamers (ELRs). Estas proteínas são polímeros geneticamente modificados com base na sequência natural da elastina, a qual é uma importante proteína estrutural da pele. Como este biomaterial combina as vantagens das proteínas recombinantes e as propriedades da elastina, foram criados dois polímeros recombinantes, SKS-IKVAV e SKS-PPFLM, os quais resultam de duas modificações diferentes da proteína SKS. Os ELRs foram concebidos e expressos na Technical Proteins Nanobiotechnology (TPNBT) S.L., como parte de um estágio ERASMUS (Contrato Financeiro 2020-1-PT01-KA103-077707). Apesar dos resultados favoráveis em relação à expressão proteica, não foi possível desenvolver um protocolo de purificação destes polímeros durante o estágio ERASMUS na TPNBT, o que inviabilizou a construção de scaffolds e concluir se o SKS-IKVAV e/ou o SKS-PPFLM podem ser utilizados na TE da pele. Uma vez que as proteínas SKS-IKVAV e SKS-PPFLM não puderam ser utilizadas para a construção de scaffolds, uma nova abordagem, utilizando a proteína STAR, foi testada no Centro de Engenharia Biológica da Universidade do Minho para o desenvolvimento de soluções de TE da pele. Esta proteína demonstra características semelhantes às dos ELRs, e foi utilizada para a criação de filmes à base de proteínas. Estes materiais baseados na proteína STAR foram caracterizados fisicamente, quimicamente e in vitro e a potencial utilização dos mesmos na regeneração da pele foi favoravelmente concluída. As perspetivas futuras dos filmes à base de STAR incluem aprofundar o conhecimento do seu comportamento in vitro e a incorporação de substâncias bioativas com propriedades anti-inflamatórias, anti-oxidantes e antibacterianas, para combater as principais causas do desenvolvimentos de lesões crónicas.Chronic wounds result from a disruption in the wound healing process. The aging of population and the appearance of comorbidities that jeopardize skin regeneration contribute for an increase on chronic wounds incidence being now considered as an epidemic. Since current therapies present significant drawbacks in the treatment of chronic wounds, there is a clinical need to develop effective solutions that treat chronic wounds in the short term, reducing failure and the economic burden of these therapies. As a result, the goal of this dissertation was to design a scaffold based on Tissue Engineering (TE) principles to promote skin regeneration using elastin-like recombinamers (ELRs). These proteins are genetically modified polymers based on the sequence of natural elastin, which is a structural protein found in the skin. Since this biomaterial combines the benefits of recombinant proteins with the properties of elastin, two recombinant polymers, SKS-IKVAV and SKS-PPFLM, were created from two different modifications of the SKS protein. The elastin-like recombinamers were designed and expressed at Technical Proteins Nanobiotechnology (TPNBT) S.L., as part of an ERASMUS traineeship (Financial Agreement 2020-1- PT01-KA103-077707). Despite the promising results regarding protein expression, it was not possible to develop a purification protocol for these polymers during the ERASMUS trainee in TPNBT, making the construction of the scaffolds and determining whether SKS-IKVAV and/or SKS-PPFLM can be used in skin TE impossible. Since the SKS-IKVAV and SKS-PPFLM proteins could not be used for scaffold design, a new approach, using the STAR protein, was tested at the University of Minho's Centre of Biological Engineering, for the development of solutions for skin TE. This protein shows similar properties to ELRs and was used to create protein-based films. These STAR-based materials were physically, chemically, and in vitro characterized, and their potential use in skin regeneration was concluded favorably. The future prospects for STAR-based films will include greater understanding of their in vitro behavior, as well as the incorporation of bioactive substances with anti-inflammatory, antioxidant, and antibacterial properties to combat the primary causes of chronic injury development.I would also like to express my deepest gratitude to Professor José Carlos Rodríguez Cabello for allowing me to develop part of this project at Technical Proteins NanoBiotechnology, S.L. during my ERASMUS traineeship (Financial Agreement 2020-1-PT01-KA103-077707)

Assessing sheep behavior through low-power microcontrollers in smart agriculture scenarios

Automatic animal monitoring can bring several advantages to the livestock sector. The emergence of low-cost and low-power miniaturized sensors, together with the ability of handling huge amounts of data, has led to a boost of new intelligent farming solutions. One example is the SheepIT solution that is being commercialized by iFarmtec. The main objectives of the solution are monitoring the sheep’s posture while grazing in vineyards, and conditioning their behaviour using appropriate stimuli, such that they only feed from the ground or from the lower branches of the vines. The quality of the monitoring procedure has a linear correlation with the animal condition capability of the solution, i.e., on the effectiveness of the applied stimuli. Thus, a Real-Time mechanism capable of identifying animal behaviour such as infraction, eating, walking or running movements and standing position is required. On a previous work we proposed a solution based on low-power microcontrollers enclosed in collars wearable by sheep. Machine Learning techniques have been rising as a useful tool for dealing with big amounts of data. From the wide range of techniques available, the use of Decision Trees is particularly relevant since it allows the retrieval of a set of conditions easily transformed in lightweight machine code. The goal of this paper is to evaluate an enhanced animal monitoring mechanism and compare it to existing ones. In order to achieve this goal, a real deployment scenario was availed to gather relevant data from sheep’s collar. After this step, we evaluated the impact of several feature transformations and pre-processing techniques on the model learned from the system. Due to the natural behaviour of sheep, which spend most of the time grazing, several pre-processing techniques were tested to deal with the unbalanced dataset, particularly resorting on features related with stateful history. Albeit presenting promising results, with accuracy over 96%, these features resulted in unfeasible implementations. Hence, the best feasible model was achieved with 10 features obtained from the sensors’ measurements plus an additional temporal feature. The global accuracy attained was above 91%. Howbeit, further research shall assess a way of dealing with this kind of unbalanced datasets and take advantage of the insights given by the results achieved when using the state’s history.publishe

Suporte MSRP para Hard Qds Switch

Mestrado em Engenharia Electrónica e TelecomunicaçõesA exigência de comunicações de Tempo-Real em processos industriais e sistemas embutidos distribuídos foi, durante muitos anos, satisfeita com recurso a redes de campo especializadas (comummente designadas por fieldbuses). Contudo, a crescente utilização de redes Ethernet, aliada a vantagens competitivas a elas inerentes como o preço e velocidade, levou a que se procurassem soluções que permitissem utilizar esta tecnologia em ambientes de Tempo-Real. Apesar de algumas limitações evidenciadas, como o indeterminismo temporal que o seu funcionamento apresenta, diversos protocolos surgiram nos últimos anos no sentido de adaptar o seu funcionamento aos requisitos das comunicações de Tempo-Real. Contudo, os protocolos que foram sendo apresentados são maioritariamente estáticos e off-line, não possibilitando uma gestão dinâmica da Qualidade de Serviço. Assim, surgiu na Universidade Aveiro um switch, o HaRTES (Hard Real-Time Ethernet Switch), capaz de fornecer garantias de Tempo-Real com uma maior flexibilidade na gestão de recursos. Adicionalmente, o fornecimento de garantias de Qualidade de Serviço pressupõe a existência de reserva de recursos nas estações de uma rede. Para que isso seja possível, foram propostos alguns protocolos de sinalização como o Resource Reservation Protocol (RSVP) e o Stream Reservation Protocol (SRP). O HaRTES, não obstante o facto de garantir Qualidade de Serviço de uma forma dinâmica, não suporta nenhum protocolo normalizado no mercado. Consequentemente, surgiu a necessidade de desenvolver uma plataforma que permita ao referido switch suportar a reserva de recursos recorrendo a um desses protocolos. Devido a um mais fácil mapeamento de parâmetros, foi escolhido o SRP. Este trabalho apresenta-o de uma forma detalhada, discute os blocos estruturais essenciais à sua implementação, detalha o seu fun-cionamento e pormenoriza as mensagens trocadas entres os diversos intervenientes. A implementação de alguns dos blocos é discutida no âmbito desta dissertação e alguns testes funcionais descritos. Estes permitiram vali-dar o trabalho desenvolvido, abrindo a oportunidade de se integrar por completo o protocolo de sinalização SRP no switch HaRTES.For several years, the hard demands of real-time communications in industrial processes and embedded systems, has been solve with the use of specialized fieldbuses. However, due to the increasing usage of Ethernet networks, together with its inherent competitive advantages like reduced price and fast velocities, a search for new solutions that allow the use of these networks in Real-Time environments began. Despite of its limitations, such as temporal indeterminism derived from its medium access control scheme, many protocols have been developed in the last few years with the objective of adapting its functionalities to the requirements of Real-Time communications. Nevertheless, mostly of the protocols developed are static and based on pre-runtime analysis. As a consequence, they don’t allow a dynamic management of the Quality of Service (QoS). Thus, it was constructed at Aveiro University a new modified switch, HaRTES (Hard Real-Time Ethernet Switch), capable of providing Real-Time guarantees with greater resource management flexibility. Furthermore, providing guaranteed Quality of Service requires the existence of resource reservation along the nodes of a network. In order to make this possible some signalling protocols were proposed, such as the Resource Reservation Protocol (RSVP) and Stream Reservation Protocol (SRP). Even if the HaRTES switch guarantees Quality of Service in a dynamic way, it doesn’t support any protocol standard. Therefore, the need of developing a new platform that will enable the switch to perform resource reservations using standard protocols emerged. Due to the easier mapping of parameters, the SRP was chosen to be that platform. This work describes it in detail. It discusses the structural blocks crucial for its implementation, describes the protocol operation and details the messages exchanged between the different nodes in a network. The implementation of some blocks is discussed and some tests are performed allowing the validation of the work developed. The results of this work open a window opportunity for the total integration of the SRP protocol in the HaRTES switch

Da universidade ao mercado de trabalho : o papel de uma incubadora de resolução de briefings na promoção dos estudantes universitários : uma aplicação aos estudantes universitários de marketing da Faculdade de Ciências Humanas da Universidade Católica Portuguesa

No contexto económico, social e laboral que Portugal atravessa, muitas perguntas se levantam ao nível da melhor forma de abordar o mercado de trabalho, quais os níveis indicados de formação e qual o nível de dependência de factores que escapam ao nosso domínio. São questões como estas que tornam mais complexa a análise do que é necessário para conseguir, após o período de estudos académicos, começar a trabalhar na área pretendida e manter estabilidade a esse nível. A proposta que apresento visa explorar esta questão ao nível da transição do mundo académico para o mundo profissional, através da criação de uma incubadora de resolução de briefings. Em primeiro lugar, esta traduzir-se-á numa nova forma de enquadrar as matérias estudadas para uma vertente mais prática. Em segundo lugar, significará uma nova forma de promover estudantes universitários, sendo que neste caso focarei a área do marketing. O objectivo principal é ajudar os estudantes universitários de marketing da Faculdade de Ciências Humanas da Universidade Católica Portuguesa na tarefa de obter uma oportunidade no mercado de trabalho actual. Desta forma, poderemos dar um novo passo em frente no que diz respeito à sua própria promoção, numa óptica de marketing pessoal, face a um emprego na área que mais desejam. Através da análise empírica que sustenta este estudo, e tendo por base o grupo específico de indivíduos entrevistados, verifico que estes têm uma percepção semelhante à que deu origem a este trabalho. De facto, além de estarmos a lidar com uma transição tensa da universidade para o mercado de trabalho, esta tensão verifica-se ao nível de dois grupos directamente responsáveis. Por um lado, e como principal objecto de estudo neste trabalho, os estudantes universitários de marketing da Faculdade de Ciências Humanas da Universidade Católica Portuguesa como parte interessada em iniciar a sua carreira na sua área de interesse. Por outro lado, a um nível mais de enquadramento no contexto do mercado de trabalho, os profissionais empregadores como parte interessada em acolhê-los nas suas equipas de trabalho. Verifico, assim, que a proposta apresentada enquadra-se dentro daquilo que ambos os grupos perspectivam como uma solução relevante para o mercado de trabalho.In the Portuguese economic, social and labor context, many questions rise regarding the best way to face the job market, what are the ideal training levels and how high is our dependence of external factors. Questions such as these make it more complex to analyze what one needs to, after graduating, start working in the desired area while keeping some stability. My proposal aims to explore this question regarding the transition from the academic world to the professional world, with the creation of an incubador for solving briefings. First of all, this will mean a new way to frame academic content towards a more practical use. Second, it will mean a new way to promote university students, being marketing my focus for this project. The main goal is to help university marketing students from Faculdade de Ciências Humanas in Universidade Católica Portuguesa to get an opportunity in the current job market. This way, we can achieve a next step regarding their own promotion, on a personal marketing perspective, for a job they desire. Through the empirical analysis that sustains this study, and considering the specific group of interviewed people, I realize these have a similar perception to the one which gave birth to this project. In fact, not only are we dealing with a tense transition from the university to the job market, but also one can see this tension manifest itself in the two directly responsible groups. On one hand, and as the main object of study for this work, the university marketing students from Faculdade de Ciências Humanas in Universidade Católica Portuguesa as interested party in starting their career in their preferred area. On the other hand, and more as a complementary framing regarding the job market, the hiring professionals as interested party in hiring these students for their teams. This way, my proposal presents itself as what both groups acknowledge as a relevant solution for the job market

Portal de turismo orientado à Web semântica

Mestrado em Gestão da InformaçãoO presente trabalho propõe um portal de turismo destinado a apresentar aos seus utilizadores ideias e sugestões acerca de destinos e roteiros turísticos para viajar e conhecer. Inspirado na Web 2.0 são adicionados mecanismos colaborativos para que os utilizadores possam partilhar a sua opinião com a restante comunidade, incentivando a sua voz crítica. São analisadas, comparativamente, duas facções da Web Semântica - Uppercase e Lowercase - no sentido de saber qual a que poderá servir melhor os propósitos do sistema proposto. Verificou-se que a Web Semântica lowercase seria a mais indicada, e assim sendo, através dos microformatos foi demonstrada a sua implementação. Foi também iniciada a discussão acerca de um novo microformato relativo a roteiros turísticos: o itinerary. ABSTRACT: This paper will focus on a tourism web portal whose aim is to offer ideas and suggestions about tourist destinations and routes. Inspired on Web 2.0, collaborative mechanisms are used to allow users to share their opinion with the community, thus encouraging their critical voice. Two factions of the Semantic Web are analysed comparatively – Uppercase and lowercase – with the purpose of identifying which one fulfills the purposes of the proposed system best. lowercase semantic web was shown to be the ideal solution, and its implementation was demonstrated with the use of microformats. A discussion was also initiated regarding a new microformat for tourist routes: itinerary

Georges Canguilhem and psychiatry: norm, health and mental pathology

According to the french philosopher and physician Georges Canguilhem , there is a qualitative diference between health and illness. For him, the pathological states would reveal a qualitatively modifi ed individual structure distinct from the normal states, whose singularity can be appreciated only in the relation of the organism with its environment. Beginning with the proximity between the dimension of the organic and the psychological in Canguilhem, the present article aims at analysing Canguilhem’s concepts of norm, health and mental troublePara o epistemólogo e médico francês Georges Canguilhem existe uma diferença qualitativa entre a saúde e a doença. Segundo ele, os estados patológicos revelam uma estrutura individual modifi cada qualitativamente distinta do estado normal, cuja singularidade apenas pode ser apreciada na relação do organismo com o seu meio. A partir da proximidade entre a dimensão do orgânico e do psíquico em Canguilhem, o presente artigo objetiva analisar a concepção canguilhemeana de norma, saúde e patologia menta

Abordagem lúdica e competitiva do atletismo

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Do espetáculo ao encarceramento: os destinos da morte na filosofia de Foucault (1971-1975)

O presente artigo pretende analisar o processo que, de acordo com Foucault, levou ao abandono da morte pelo poder durante a transição do poder soberano para o disciplinar, na virada do século XVIII para o século XIX. Para tanto, assumindo a perspectiva das práticas punitivas, privilegiada pelo lósofo francês, buscaremos compreender, primeiramente, o papel assumido pela morte na justiça soberana. Em seguida, acompanharemos as transformações nas táticas punitivas motivadas pela consolidação do capitalismo, no bojo das quais o encarceramento emerge como forma de punição privilegiada. Em um terceiro passo, pretendemos identi car, sob essas modi cações nas técnicas de punição, transformações mais profundas nas relações entre o poder, o corpo e a vida, que implicam a desquali cação da morte pelo poder. Finalmente, e à guisa de conclusão, mostraremos que Foucault concebe um novo regime de presença da morte no seio do poder disciplinar