Reconstruçãao 3D de subestações de energia para monitoramento remoto com arquitetura Edge-fog com estudo de integração ao contexto 5G

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Vidal, Vinicius Ferreira
• Orientador(a): Honório, Leonardo de Mello
• Banca de defesa: Santos, Alexandre Bessa dos , Soares Junior, Delfim, Haddad, Diego Barreto, Vellasco, Marley Maria Bernardes Rebuzzi
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
• Departamento: Faculdade de Engenharia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Escaneamento 3D; Monitoramento remoto; Arquitetura edge-fog; Fog robotics; 3D scanning; Remote monitoring; Edge-fog architecture
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: https://doi.org/10.34019/ufjf/te/2023/00072; https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/15522

A necessidade de automa¸c˜ao e monitoramento remoto em subesta¸c˜oes de energia vem sendo um t´opico crescente na literatura e aplica¸c˜oes pr´aticas, muitas vezes se tratando de uma tarefa tediosa em um ambiente energizado, de risco `a sa´ude do operador, ou at´e mesmo de dif´ıcil acesso. Uma forma de abordagem para solu¸c˜ao deste problema consiste na reprodu¸c˜ao do cen´ario e seus componentes em ambiente virtual, por meio de reconstru¸c˜ao 3D dos entes reais da subesta¸c˜ao. Atualmente, esse escaneamento ´e realizado em grande parte de forma n˜ao otimizada, contando com processamento embarcado ou somente aquisi¸c˜ao de dados para serem trabalhados de maneira offline na nuvem. Essas aplica¸c˜oes reduzem, ou at´e mesmo inviabilizam a requisi¸c˜ao em tempo real do estado dos componentes da subesta¸c˜ao, al´em de n˜ao serem escal´aveis e eficientes. Para solucionar esse desafio, este trabalho prop˜oe duas frentes de solu¸c˜ao: o uso de t´ecnicas cl´assicas otimizadas pelo processamento paralelo de dados de nuvem de pontos por meio de um Algoritmo de Octree Iterativa; e uma arquitetura de computa¸c˜ao edge-fog, a qual permite distribui¸c˜ao de carga computacional e armazenamento entre todos os entes da solu¸c˜ao, estes por sua vez alocados em camadas, algo in´edito na literatura para esta aplica¸c˜ao espec´ıfica. O uso de rede de comunica¸c˜ao 5G ´e apresentado com uma breve discuss˜ao em como essa tecnologia pode beneficiar o processamento distribu´ıdo como um todo. Um robˆo foi desenvolvido para coletar os dados de imagens e nuvens de pontos. Todos os processos algor´ıtmicos e matem´aticos s˜ao alocados e detalhados para ambas as camadas edge e fog. Como resultado, o trabalho traz uma an´alise completa dos benef´ıcios do uso da arquitetura frente a uma abordagem local e tradicional, baseada em edge. A escalabilidade da solu¸c˜ao ´e demonstrada ao final, em ambiente real de aplica¸c˜ao, e n´os conclu´ımos o quanto uma rede de comunica¸c˜ao 5G iria beneficiar a solu¸c˜ao neste cen´ario requerido para monitoramento remoto.