Arquitetura computacional para controle de monitoramento de qualidade de energia utilizando ferramentas de inteligência artificial focado na Indústria 4.0 com integração de energias renováveis

dc.contributor.advisorGUIMARÃES, Gil Eduardo
dc.creatorKAMIO, Edson
dc.date.accessioned2025-02-11T23:40:26Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractElectric power quality (QEE) is crucial for the efficiency of industrial systems in Industry 4.0. This dissertation proposes an innovative computational architecture to control and monitor QEE, integrating renewable energy sources and artificial intelligence (AI). Key metrics like power factor (PF) and total harmonic distortion (THD) directly influence operational costs and equipment lifespan. AI-based predictive strategies dynamically manage capacitor banks and harmonic filters, mitigating issues such as inadequate PF and high THD. Reactive power compensation (CPR) is central to improving PF, reducing system losses, and enhancing energy efficiency. The system also integrates solar energy management, optimizing energy savings and sustainability. Data is collected using IMS Smart Cap 485 devices via the Modbus-RTU protocol, measuring voltage, current, active/reactive power, and THD. Stored in a MySQL database, the data is analyzed in real time with deep learning (LSTM) and optimization (AG) algorithms. Python-based dashboards visualize data, predict network issues, and support strategic actions, such as activating capacitors and THD filters. This approach highlights AI's role in energy efficiency and reducing reliance on conventional sources. Gaps in literature include the lack of interoperability standards, the need for explainable AI algorithms, and limited longitudinal studies on real-world applications. This research addresses these challenges, contributing to Industry 4.0's sustainability and efficiency goals.
dc.description.resumoA qualidade da energia elétrica (QEE) é essencial para o desempenho eficiente de sistemas industriais na Indústria 4.0. Esta dissertação propõe uma arquitetura computacional inovadora para controle e monitoramento de QEE, integrando fontes de energia renováveis e inteligência artificial (IA). Elementos críticos como fator de potência (FP) e distorção harmônica total (THD) impactam custos operacionais e a vida útil de equipamentos. Problemas como FP inadequado e THD elevada são mitigados por uma abordagem preditiva baseada em IA, que controla dinamicamente bancos de capacitores e filtros harmônicos. A compensação de potência reativa (CPR) é abordada como estratégia fundamental para corrigir o FP e reduzir perdas. Algoritmos de IA permitem ajustes em tempo real, aumentando a eficiência energética e reduzindo custos. O sistema também integra a gestão de energia solar, acionada estrategicamente para maximizar a economia e promover a sustentabilidade industrial. O desenvolvimento inclui software inovador que utiliza o dispositivo Smart Cap 485, comunicando-se via protocolo Modbus-RTU para coletar dados de tensão, corrente, potência ativa e reativa, além de THD. Esses dados são armazenados em um banco MySQL e analisados em tempo real por algoritmos de aprendizado profundo (LSTM) e otimização (AG). Dashboards interativos em Python oferecem visualização detalhada, permitindo prever problemas e tomar decisões estratégicas, como o acionamento de capacitores e filtros de THD. A integração de energia solar e IA evidencia oportunidades para melhorar a eficiência energética e reduzir a dependência de fontes convencionais. Apesar dos avanços, lacunas na literatura, como falta de padrões de interoperabilidade e algoritmos explicáveis, reforçam a relevância desta pesquisa.
dc.description.sponsorshipNão se aplica.
dc.formatpdf.
dc.identifier.citationKAMIO, Edson. Arquitetura computacional para controle de monitoramento de qualidade de energia utilizando ferramentas de inteligência artificial focado na Indústria 4.0 com integração de energias renováveis. 2024. 125 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia, Gestão de Processos, Sistemas e Ambiental) – Instituto de Tecnologia e Educação Galileo da Amazônia, Manaus, 2024.
dc.identifier.urihttps://rigalileo.itegam.org.br/handle/123456789/427
dc.languagept
dc.publisherInstituto de Tecnologia e Educação Galileo da Amazônia
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.departmentPro-Reitoria de Pesquisa, Pós-graduação e Extensão
dc.publisher.initialsITEGAM/PPGEGPSA
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia, Gestão de Processos, Sistemas e Ambiental
dc.subjectIndústria 4.0
dc.subjectQualidade de Energia Elétrica
dc.subjectFator de Potência
dc.subjectDistorção Harmônica Total
dc.subjectInteligência Artificial
dc.subject.cnpqEngenharia Elétrica
dc.titleArquitetura computacional para controle de monitoramento de qualidade de energia utilizando ferramentas de inteligência artificial focado na Indústria 4.0 com integração de energias renováveis
dc.typeDissertação

Arquivos

Pacote original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Imagem de Miniatura
Nome:
Dissertação Kamio Defesa - Final.pdf
Tamanho:
3.16 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format