Desenvolvimento de um nariz eletrônico no contexto de internet das coisas para medições automatizadas de parâmetros de biogás em aterro sanitário

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Marques Junior, Francisco Auriberto Ferreira lattes
Orientador(a): Paiva, William de lattes
Banca de defesa: Luiz, Marcia Ramos lattes, Alcântara, Perboyre Barbosa lattes, Henriques, Juscelino Alves lattes, Araujo Neto, Claudio Luis de lattes
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso embargado
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Estadual da Paraíba
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental - PPGCTA
Departamento: Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa - PRPGP
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/handle/tede/4904
Resumo: The current model for environmental monitoring of biogas in landfills is characterized by periodic measurements in vertical gas drains and in the compacted soil cover layer, using classic instrumentation that is expensive and requires constant maintenance. An alternative to these measurements are Internet of Things (IoT) solutions that enable the development of an automated system with low-cost sensors and real-time data transmission. In this context, a device called Electronic Nose can be used. The objective of this research was to develop an Electronic Nose, in the context of IoT, with low cost, easy handling and low electricity consumption, for automated measurements of biogas parameters in landfills and data transmission in real time. This study was carried out at the Sanitary Landfill in Campina Grande-PB and the methodology was divided into three stages: biogas measurements in vertical drains, to map biogas emissions in the landfill; calibration of the IoT Electronic Nose, with planning of the calibration system, the collection of biogas at the landfill and the training of an Artificial Neural Network (ANN) to improve the selectivity of the sensors; and development of the IoT Electronic Nose, with the assembly of the final prototype, the installation of a data transmission tower with LoRaWAN technology and the planning of the field application. The process of measuring biogas in drains resulted in geospatial maps for the gases methane (CH4), carbon dioxide (CO2), oxygen (O2), carbon monoxide (CO) and hydrogen sulfide gas (H2S), which made it possible to identify the influence of operational and biodegradative parameters of waste on the gas emission process, demonstrating that the spatial analysis tool can support the monitoring of landfills. The ANN trained to calibrate the IoT Electronic Nose presented a good performance, allowing the reduction of the number of sensors used initially, without significant loss of network performance, and presenting Root Mean Square Error (RMSE) with values less than 1 for the most target gas outputs (CH4, CO2, O2 and CO), except for H2S, which was 1.47209 with the chosen activation function (ELU). The final prototype of the device developed presented a lower cost compared to classic instrumentation, and could positively impact the costs of environmental monitoring landfills.
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spelling Paiva, William dehttps://orcid.org/0000-0003-0220-1247http://lattes.cnpq.br/2612977983185686Souza, Cleonilson Protasio dehttps://orcid.org/0000-0001-8182-3516http://lattes.cnpq.br/5635983022553950Luiz, Marcia Ramoshttp://lattes.cnpq.br/2008550921202824Alcântara, Perboyre Barbosahttp://lattes.cnpq.br/0709303099072168Henriques, Juscelino Alveshttp://lattes.cnpq.br/1264452207403147Araujo Neto, Claudio Luis dehttp://lattes.cnpq.br/4634434245660979https://orcid.org/0000-0002-5989-7719http://lattes.cnpq.br/3276460952255224Marques Junior, Francisco Auriberto Ferreira2024-03-26T13:24:14Z2999-12-312024-02-20MARQUES JUNIOR, Francisco Auriberto Ferreira. Desenvolvimento de um nariz eletrônico no contexto de internet das coisas para medições automatizadas de parâmetros de biogás em aterro sanitário. 2024. 76 p. Tese (Doutorado em Engenharia Ambiental) - Universidade Estadual da Paraíba, Centro de Ciências e Tecnologia, Campina Grande, 2024.http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/handle/tede/4904The current model for environmental monitoring of biogas in landfills is characterized by periodic measurements in vertical gas drains and in the compacted soil cover layer, using classic instrumentation that is expensive and requires constant maintenance. An alternative to these measurements are Internet of Things (IoT) solutions that enable the development of an automated system with low-cost sensors and real-time data transmission. In this context, a device called Electronic Nose can be used. The objective of this research was to develop an Electronic Nose, in the context of IoT, with low cost, easy handling and low electricity consumption, for automated measurements of biogas parameters in landfills and data transmission in real time. This study was carried out at the Sanitary Landfill in Campina Grande-PB and the methodology was divided into three stages: biogas measurements in vertical drains, to map biogas emissions in the landfill; calibration of the IoT Electronic Nose, with planning of the calibration system, the collection of biogas at the landfill and the training of an Artificial Neural Network (ANN) to improve the selectivity of the sensors; and development of the IoT Electronic Nose, with the assembly of the final prototype, the installation of a data transmission tower with LoRaWAN technology and the planning of the field application. The process of measuring biogas in drains resulted in geospatial maps for the gases methane (CH4), carbon dioxide (CO2), oxygen (O2), carbon monoxide (CO) and hydrogen sulfide gas (H2S), which made it possible to identify the influence of operational and biodegradative parameters of waste on the gas emission process, demonstrating that the spatial analysis tool can support the monitoring of landfills. The ANN trained to calibrate the IoT Electronic Nose presented a good performance, allowing the reduction of the number of sensors used initially, without significant loss of network performance, and presenting Root Mean Square Error (RMSE) with values less than 1 for the most target gas outputs (CH4, CO2, O2 and CO), except for H2S, which was 1.47209 with the chosen activation function (ELU). The final prototype of the device developed presented a lower cost compared to classic instrumentation, and could positively impact the costs of environmental monitoring landfills.O atual modelo de monitoramento ambiental de biogás em aterros sanitários caracteriza-se por medições periódicas em drenos verticais de gases e na camada de cobertura de solo compactado, com o uso de instrumentação clássica de elevado custo e constante necessidade de manutenção. Uma alternativa a essas medições são as soluções em Internet das Coisas (IoT) que possibilitam o desenvolvimento de um sistema automatizado com sensores de baixo custo e transmissão de dados em tempo real. Nesse contexto, um dispositivo denominado de Nariz Eletrônico pode ser empregado. O objetivo dessa pesquisa foi desenvolver um Nariz Eletrônico, no contexto de IoT, de baixo custo, fácil manuseio e baixo consumo de energia elétrica, para medições automatizadas de parâmetros de biogás em aterros sanitários e transmissão de dados em tempo real. Esse estudo foi realizado no Aterro Sanitário em Campina Grande - PB e a metodologia foi dividida em três etapas: medições de biogás nos drenos verticais, para o mapeamento das emissões de biogás no aterro; calibração do Nariz Eletrônico IoT, com o planejamento do sistema de calibração, da coleta de biogás no aterro e o treinamento de uma Rede Neural Artificial (RNA) para melhorar a seletividade dos sensores; e desenvolvimento do Nariz Eletrônico IoT, com a montagem do protótipo final, a instalação de uma torre de transmissão de dados com a tecnologia LoRaWAN e o planejamento da aplicação em campo. O processo de medição de biogás nos drenos resultou em mapas de geoespacialização para os gases metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), oxigênio (O2), monóxido de carbono (CO) e gás sulfídrico (H2S), que permitiram identificar a influência de parâmetros operacionais e biodegradativos dos resíduos no processo de emissão dos gases, demonstrando que a ferramenta de análise espacial pode subsidiar o monitoramento de aterros sanitários. A RNA treinada para a calibração do Nariz Eletrônico IoT apresentou um bom desempenho, permitindo a redução da quantidade de sensores utilizados inicialmente, sem perda significativa de desempenho da rede, e apresentando Raízes Quadradas dos Erros Médios (RMSE) com valores abaixo de 1 para a maioria das saídas de gases alvo (CH4, CO2, O2 e CO), exceto para o H2S, que foi de 1,47209 com a função de ativação escolhida (ELU). O protótipo final do dispositivo desenvolvido apresentou um menor custo frente às instrumentações clássicas, podendo impactar positivamente os custos com o monitoramento ambiental de aterros sanitários.Submitted by Francisco Marques Junior (francisco.marques@aluno.uepb.edu.br) on 2024-03-07T01:02:13Z No. of bitstreams: 2 Tese_Final_Francisco-Auriberto-Ferreira-Marques-Junior_2024.pdf: 3021068 bytes, checksum: b550fe854c128ca857547ffde8481015 (MD5) Termo_de_Deposito_BDTD_assinado.pdf: 250718 bytes, checksum: 38de703ae0aa72ca0789f00f934315b7 (MD5)Rejected by daniel@servidor.uepb.edu.br (daniel@servidor.uepb.edu.br), reason: 01. Na capa, a fim de padronizar a formatação dos trabalhos acadêmicos de conclusão de curso da pós-graduação, convém deixar o cabeçalho contendo as seguintes expressões, todas centralizadas na página (como já estão), incluindo o logotipo da UEPB na parte superior: UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA CAMPUS I - CAMPINA GRANDE PRÓ-REITORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA AMBIENTAL DOUTORADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA AMBIENTAL No mais, a configuração geral da capa (posição dos elementos, tamanho das fontes, destaques gráficos, tipo da fonte) seguirá exatamente a do referido modelo. 02. Na folha de rosto, segunda folha, seguir a mesma configuração apresentada no modelo padrão e nas normas (sobretudo a ABNT NBR 14724:2011) . O que falta corrigir: Aplicar o destaque gráfico negrito no nome da cidade e o ano da publicação no fundo da página conforme se apresenta no modelo. 03. Na folha de aprovação (folha das assinaturas), quarta folha, seguir a mesma configuração apresentada no modelo padrão da BC (baseado na ABNT NBR 14724:2011). O que falta corrigir: Tanto na folha de rosto quanto na folha de aprovação é necessário inserir abaixo do texto referente à natureza do trabalho acadêmico a informação Área de concentração e/ou Linha de pesquisa. Ela deve ser idêntica nas duas folhas. Eliminar as expressões referentes ao nome da cidade e ao ano da publicação no fundo da página. As assinaturas eletrônicas do Governo Federal, tipo Gov.br (descrita em https://www.gov.br/governodigital/pt-br/assinatura-eletronica), de membros da banca não estão sendo reconhecidas pelo serviço https://validar.iti.gov.br/. Esse tipo de assinatura tem que estar associado a todo o PDF do trabalho acadêmico (e não apenas a uma página ou a algumas páginas dele) de modo que quando o arquivo é enviado para o serviço online de validação https://validar.iti.gov.br/ tenhamos a certeza de que a assinatura é válida, é autêntica para o arquivo completo. A assinatura tipo Gov.br deve possuir um agente validador externo, uma espécie de cartório virtual para autenticá-la. Ao ser submetido o documento para validação em https://validar.iti.gov.br/, que exerce o papel desse cartório virtual, a seguinte mensagem está aparecendo: Você submeteu um documento sem assinatura reconhecível ou com assinatura corrompida. 04. Na folha de AGRADECIMENTOS no modelo correspondente, consta que “caso o trabalho tenha recebido recursos da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), atentar para o que consta na Portaria MEC nº 206, de 4 de setembro de 2018”. A portaria trata da obrigatoriedade de citação da CAPES. Se a obra recebeu recursos da CAPES, é preciso colocar na posição que achar mais adequada na folha de AGRADECIMENTOS o seguinte texto, exatamente da forma mostrada abaixo: O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001. 05. Com base na ABNT NBR 6028:2021, ajustes são necessários nas páginas do RESUMO e do ABSTRACT. O que falta corrigir: O espaçamento entrelinhas a ser usado nos textos do RESUMO e do ABSTRACT deve ser o padrão adotado para monografias, dissertações, relatórios e teses: de 1.5. Conforme a última versão da norma, no RESUMO e no ABSTRACT, os descritores das palavras-chave e das keywords, separados por ponto e vírgula, devem ser escritos todos em letras minúsculas, com exceção dos substantivos próprios e nomes científicos. Exemplo extraído do próprio texto da norma ABNT NBR 6028:2021: Palavras-chave: gestação; cuidado pré-natal; Aedes aegypti; IBGE; Brasil. Keywords: gestation; prenatal care; Aedes aegypti; IBGE; Brazil. 06. O termo correto para a lista de siglas deve ser LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS. - Observe que entre as siglas também existem símbolos, os símbolos devem ser retirados desta lista e opcionalmente, caso deseje, estarem representados em lista própria. - Quanto às listas, de um modo geral, procurar colocá-las na mesma sequência conforme apresentada no modelo: Lista de ilustrações Lista de tabelas Lista de abreviaturas e siglas Lista de símbolos 07. No SUMÁRIO, ajustes são necessários, baseados sobretudo na ABNT NBR 6027:2012 e na configuração apresentada no modelo. O que falta retificar: Não pode haver hífen, ponto, traço, travessão ou qualquer outro sinal entre o indicativo numérico da seção e o seu título. Entre eles deve haver somente um espaço simples (ABNT NBR 6024:2012). Sendo assim: 1 INTRODUÇÃO (forma certa) 1. INTRODUÇÃO, 1.INTRODUÇÃO, 1 - INTRODUÇÃO, etc (forma errada) O título do elemento pós-textual REFERÊNCIAS também segue o alinhamento dos demais títulos. 08. Em todos os títulos das seções e subseções nos elementos textuais não pode haver hífen, ponto, traço, travessão ou qualquer outro sinal entre o indicativo da seção (o numeral) e seu título. Entre eles deve existir somente um espaço simples (ABNT NBR 6024:2012). Sendo assim: 1 INTRODUÇÃO (certo) 1. INTRODUÇÃO, 1 - INTRODUÇÃO, 1-INTRODUÇÃO, etc (errado) 09. Na parte textual (= nos elementos textuais) todos os títulos das seções (primárias, secundárias, terciárias, quaternárias e quinárias) devem ficar alinhados (colados) na margem esquerda, sem nenhum recuo para a direita (ABNT NBR 6024:2012). 10. Em qualquer quadro, tabela e ilustrações em geral (imagem, gráfico, figura, mapa, diagrama, fluxograma, etc), que tenha sido produzido pelo próprio autor, a descrição da fonte seguirá a seguinte configuração, conforme mostrado no modelo: Fonte: Elaborado (ou Elaborada) pelo autor, ano. Se houver outras informações (legendas, notas, etc) elas virão nas linhas logo abaixo da fonte. 11. Depois dos ajustes propostos, se houver alteração no total de folhas do trabalho acadêmico, mudando consequentemente a paginação da ficha catalográfica (FC), convém nesse caso realizar a solicitação da FC pelo SAGBI (https://sistemas.uepb.edu.br/sagbi/) somente após finalizadas todas as correções - a etapa que deve ser a última. 12. O Termo de depósito BDTD foi inspecionado. Alguns destaques sobre seu preenchimento: Se houver razões para embargar a publicação da obra, o prazo máximo para a prorrogação é de 1 (um) ano a partir da data da defesa, excetuando-se os casos de patente. Se achar necessário, pode consultar o manual de depósito para verificar quais são os prazos de prorrogação da publicação para todos os casos. on 2024-03-07T11:25:38Z (GMT)Submitted by Francisco Marques Junior (francisco.marques@aluno.uepb.edu.br) on 2024-03-12T23:47:04Z No. of bitstreams: 2 TS - Francisco Auriberto Ferreira Marques Junior.pdf: 2940591 bytes, checksum: 8670a7edacc83945a0fabf0c4b116088 (MD5) Termo de Depósito BDTD.pdf: 1115875 bytes, checksum: a816316554b132e3c035bc8efe9feb83 (MD5)Approved for entry into archive by Rosalvo Andrade (rosalvo_andrade@servidor.uepb.edu.br) on 2024-03-13T00:22:19Z (GMT) No. of bitstreams: 2 TS - Francisco Auriberto Ferreira Marques Junior.pdf: 2940591 bytes, checksum: 8670a7edacc83945a0fabf0c4b116088 (MD5) Termo de Depósito BDTD.pdf: 1115875 bytes, checksum: a816316554b132e3c035bc8efe9feb83 (MD5)Made available in DSpace on 2024-03-26T13:24:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TS - Francisco Auriberto Ferreira Marques Junior.pdf: 2940591 bytes, checksum: 8670a7edacc83945a0fabf0c4b116088 (MD5) Termo de Depósito BDTD.pdf: 1115875 bytes, checksum: a816316554b132e3c035bc8efe9feb83 (MD5) Previous issue date: 2024-02-20Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqFundação de Apoio à Pesquisa do Estado da Paraíba - FAPESQapplication/pdfporUniversidade Estadual da ParaíbaPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental - PPGCTAUEPBBrasilPró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa - PRPGPRedes neurais artificiaisRedes de sensores sem fioGeoespacializaçãoMonitoramento ambiental.ENGENHARIASDesenvolvimento de um nariz eletrônico no contexto de internet das coisas para medições automatizadas de parâmetros de biogás em aterro sanitárioDevelopment of an electronic nose in the internet of things context for automated measurements of biogas parameters in landfillsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis44240657867457009536006006005248714503811102784518971056484826825info:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEPBinstname:Universidade Estadual da Paraíba (UEPB)instacron:UEPBORIGINALTS - Francisco Auriberto Ferreira Marques Junior.pdfTS - Francisco Auriberto Ferreira Marques Junior.pdfapplication/pdf2940591http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/bitstream/tede/4904/2/TS+-+Francisco+Auriberto+Ferreira+Marques+Junior.pdf8670a7edacc83945a0fabf0c4b116088MD52Termo de Depósito BDTD.pdfTermo de Depósito BDTD.pdfapplication/pdf1115875http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/bitstream/tede/4904/3/Termo+de+Dep%C3%B3sito+BDTD.pdfa816316554b132e3c035bc8efe9feb83MD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81960http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/bitstream/tede/4904/1/license.txt6052ae61e77222b2086e666b7ae213ceMD51tede/49042024-03-26 10:24:19.333oai:tede.bc.uepb.edu.br: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/PUBhttp://tede.bc.uepb.edu.br/oai/requestbc@uepb.edu.br||opendoar:2024-03-26T13:24:19Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEPB - Universidade Estadual da Paraíba (UEPB)false
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Monitoramento ambiental.
ENGENHARIAS
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description The current model for environmental monitoring of biogas in landfills is characterized by periodic measurements in vertical gas drains and in the compacted soil cover layer, using classic instrumentation that is expensive and requires constant maintenance. An alternative to these measurements are Internet of Things (IoT) solutions that enable the development of an automated system with low-cost sensors and real-time data transmission. In this context, a device called Electronic Nose can be used. The objective of this research was to develop an Electronic Nose, in the context of IoT, with low cost, easy handling and low electricity consumption, for automated measurements of biogas parameters in landfills and data transmission in real time. This study was carried out at the Sanitary Landfill in Campina Grande-PB and the methodology was divided into three stages: biogas measurements in vertical drains, to map biogas emissions in the landfill; calibration of the IoT Electronic Nose, with planning of the calibration system, the collection of biogas at the landfill and the training of an Artificial Neural Network (ANN) to improve the selectivity of the sensors; and development of the IoT Electronic Nose, with the assembly of the final prototype, the installation of a data transmission tower with LoRaWAN technology and the planning of the field application. The process of measuring biogas in drains resulted in geospatial maps for the gases methane (CH4), carbon dioxide (CO2), oxygen (O2), carbon monoxide (CO) and hydrogen sulfide gas (H2S), which made it possible to identify the influence of operational and biodegradative parameters of waste on the gas emission process, demonstrating that the spatial analysis tool can support the monitoring of landfills. The ANN trained to calibrate the IoT Electronic Nose presented a good performance, allowing the reduction of the number of sensors used initially, without significant loss of network performance, and presenting Root Mean Square Error (RMSE) with values less than 1 for the most target gas outputs (CH4, CO2, O2 and CO), except for H2S, which was 1.47209 with the chosen activation function (ELU). The final prototype of the device developed presented a lower cost compared to classic instrumentation, and could positively impact the costs of environmental monitoring landfills.
publishDate 2024
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