ISEP - DM – Engenharia Electrotécnica e de Computadores
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1. Telecomunicações -
O Instituto Superior de Engenharia do Porto possui um longo historial de formação de profissionais conceituados nas áreas de Telecomunicações, constituindo-se como uma das Escolas de referência tanto na sua área geográfica de influência como a nível nacional. Os profissionais formados pelo ISEP são frequentemente procurados pelos principais operadores de telecomunicações e empresas de serviços de comunicação.
A área de especialização em “Telecomunicações” do Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores permite dar continuidade a esta tradição, através de uma oferta actualizada de competências chave em áreas tecnológicas de topo. Os profissionais formados nesta área de especialização ficam habilitados a satisfazer as necessidades de pessoal qualificado por parte do tecido empresarial cujo crescimento é ainda expectável.
2. Automação e Sistemas -
Esta área de especialização corresponde a um perfil de formação com forte tradição no ISEP e com grande ligação às entidades empregadoras. Caracteriza-se por ser uma especialização balanceada entre as abordagens teóricas características da área de Sistemas e as abordagens tecnológicas oriundas das áreas da Automação e Robótica.
A rápida evolução dos sistemas computacionais e a sua integração nas mais diversas actividades são um dos principais motores da renovação industrial, originando uma generalização e aprofundamento dos conceitos técnicos e científicos oriundos da automação. A formação proposta é de espectro largo e tem por suporte um longo historial de ensino/aprendizagem na área dos sistemas e da automação.
3. Sistemas e Planeamento Industrial -
A área de especialização em “Sistemas e Planeamento Industrial” pretende responder às solicitações identificadas no domínio do Planeamento Industrial nos últimos anos. De facto, tem havido uma preocupação crescente na criação de formação pós-graduada que alia formação de cariz tecnológico, com conhecimentos em Gestão e Métodos Quantitativos de apoio à tomada de decisão. Aliada a essa preocupação, a procura crescente de informação actualizada, em tempo real, e consequente extracção de conhecimento, são necessidades transversais a todas as áreas de Engenharia, nomeadamente à Engenharia Electrotécnica.
4. Sistemas Autónomos -
Esta área de especialização reforça a interacção quer com os grupos de I&D quer com as empresas, não só pela sua organização curricular, que promove em várias etapas do processo de formação o contacto do aluno com estas entidades, mas sobretudo pela metodologia de ensino que molda a estrutura de competências obtidas em torno da capacidade de resolução de problemas. Complementarmente, esta área e os seus conteúdos curriculares surgem como uma das prioridades fundamentais no desenvolvimento da oferta de formação superior pós-graduada para um conjunto de empresas de diferentes áreas de especialização.
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Recent Submissions
- Inspeção autónoma de turbinas eólicas offshore com UAVs residentesPublication . COSTA, SAMUEL FERNANDO BARROS DA; Dias, André Miguel PinheiroA crescente adoção de turbinas eólicas offshore exige soluções para a sua inspeção, capazes de reduzir custos e riscos associados a métodos convencionais. Esta dissertação apresenta um pipeline de inspeção autónoma com UAVs residentes, estruturado em várias etapas que vão desde a aproximação à turbina até ao retorno seguro, incluindo deteção de obstáculos, seguimento das pás e coordenação multi-UAV. O sistema integra sensores LiDAR e câmara RGB com algoritmos de visão computacional e segmentação, permitindo planear trajetórias seguras e garantir cobertura completa das pás. A abordagem foi validada em ambiente simulado, recorrendo às ferramentas Gazebo, ROS e PX4, onde foram avaliadas métricas de desempenho como tempo de missão, distância percorrida e robustez em diferentes cenários operacionais. Os resultados demonstraram que a solução proposta possibilita inspeções completas e seguras, mesmo perante restrições impostas pela geometria da turbina, e que a utilização de múltiplos UAVs contribui para ganhos significativos de eficiência na execução da missão.
- Análise de diferentes estratégias de evacuação do Hotel Porto Royal Bridges usando simulaçãoPublication . FERREIRA, TOMÁS CARVALHO DE ABREU CORTEZ; Ferreira, Luís Carlos Ramos Nunes Pinto; Costa, Elga Cristina Vilela Viana Pereira daA eficiência e eficácia da evacuação de um local em caso de emergência é um fator importante a ter em conta relativamente à segurança dos ocupantes de um edifício. Na eventualidade de existir a necessidade de evacuar um local devido a algum tipo de ameaça, é necessário possuir um plano de evacuação capaz de assegurar que todos os ocupantes são removidos da zona de perigo de forma segura e rápida. O objetivo principal desta dissertação é a análise do plano de evacuação do Hotel Porto Royal Bridges, localizado no centro do Porto, através do apoio de simulação com recurso ao software, Pathfinder. Assim sendo, foi criado e validado um modelo computacional da estrutura do edifício em questão, de forma a possibilitar a simulação e análise do impacto de diversos fatores na eficiência e eficácia de uma evacuação, durante uma situação de emergência. Desta forma, foram analisadas 6 estratégias diferentes, variando o número de saídas disponíveis, meios de acesso aos pisos inferiores e respostas comportamentais dos ocupantes do hotel. A partir da análise dos resultados obtidos, avaliando a evacuação de 153 ocupantes a mover-se a 1,4 m/s, foi possível concluir que a opção com o tempo de evacuação inferior foi da estratégia 4, na alternativa em que todas as saídas estão disponíveis, a utilização de elevadores é permitida e o comportamento individual de cada ocupante é definido de acordo com a sua posição original e com o plano de evacuação desse piso, tendo sido obtido um valor final de 114,0 segundos. Concluiu-se, de um modo geral, que o fator que tem maior influência no resultado final de cada simulação, é a orientação dos ocupantes, e que após a sua configuração, a mitigação do impacto da criação de pontos de congestionamento é notória. O facto da estratégia 4 ser a opção com o melhor resultado justifica também a importância de estarem disponíveis todas as saídas do edifício, o que aumenta as opções de rotas para os ocupantes, aumentando a dispersão dos mesmos e diminui a criação de pontos de estrangulamento.
- Adaptação de mesa XYZ para uma fresadora CNCPublication . BARBOSA, PAULO RICARDO SOARES; Silva, Manuel Fernando dos SantosEste trabalho apresenta o desenvolvimento de uma solução industrial para uma fresadora Computer Numerical Control (CNC), baseada em um antigo trabalho que foi abandonado, com o objetivo de permitir que a máquina efetue furações e recortes em materiais do tipo chapa ou semelhantes, de forma a reduzir o tempo de fabrico, assim como a melhoria da precisão de determinadas peças. O projeto aborda a integração de hardware e software, incluindo o uso de motores stepper, sensores de fim de curso, spindle e sinais luminosos, assim como o estudo de todas as ligações elétricas, protocolos de comunicação e respetiva segurança. Foi ainda estudado o uso do TwinCAT como elemento de lógica da CNC, bem como a exploração do software dos drivers dos motores de eixo. A solução desenvolvida procura alternativas de fresadoras CNC, aproveitando a tecnologia existente em stock na empresa beneficiária do trabalho, de forma a que o custo de implementação seja o mais baixo possível. Devido às dimensões da mesa, optou-se pela solução do TwinCAT, que oferece um pacote de funções dedicado ao uso de CNC, onde foram exploradas e melhoradas as soluções fornecidas. No entanto, a implementação apresenta alguns desafios, tais como a complexidade na exploração do pacote de funções e algumas falhas encontradas durante o desenvolvimento. Foi ainda explorado software Computer-Aided Design (CAD)/Computer-Aided manufacturing (CAM) para validar a execução de peças tridimensionais para um código G, de forma a comprovar o funcionamento destes códigos da máquina. Para efetuar a validação do sistema, foram realizados diversos testes para comprovar o funcionamento na máquina, permitindo testar os sensores e atuadores, bem como a comunicação entre os protocolos de comunicação e os requisitos de segurança elétrica e mecânica. Este projeto representa uma solução industrial viável, destinada ao uso interno na empresa, possuindo bases sólidas para melhorias futuras e incorporação de funcionalidades extras.
- Sistema de localização em tempo real (RTLS) para veículos no exteriorPublication . FARO, MIGUEL PINTO DE MAGALHÃES; Dias, André Miguel PinheiroEste projeto, intitulado "Sistema de Localização em Tempo Real (RTLS) para Veículos no Exterior", foi realizado em contexto industrial na empresa Continental Mabor, situada em Lousado. O trabalho surge da necessidade de monitorizar com precisão a posição de veículos nas vias internas da empresa de forma a assegurar com segurança a coexistência de veículos autónomos e convencionais no mesmo espaço operacional. O projeto iniciou-se com uma análise e comparação das principais soluções de localização em tempo real existentes, bem como das tecnologias de localização, comunicação, e especialmente das técnicas de correção Global Navigation Satellite System (GNSS) mais relevantes, avaliando-se a sua viabilidade técnica e operacional no contexto específco da empresa. Após essa análise, foi desenvolvido um sistema protótipo funcional com duas abordagens distintas utilizando o mesmo hardware. Uma é baseada em correções diferenciais GNSS Real-Time Kinematic (RTK) processadas de forma centralizada, e outra recorre a correções diferenciais differential GNSS (DGNSS) com processamento distribuído, fornecidas por um serviço externo. Durante a execução do projeto foram desenvolvidas várias componentes de hardware, firmware e software, integrando múltiplos dispositivos, subsistemas de comunicação, aquisição e processamento de dados e visualização em tempo real. A validação das soluções desenvolvidas foi efetuada através de testes experimentais, concluindo-se que solução desenvolvida cumpre os requisitos previamente definidos.
- Otimização do funcionamento das turbinas eólicas: Reanálise da curva de potência e dos dados meteorológicosPublication . BARROS, HENRIQUE CUNHA; Nogueira, Teresa Alexandra Ferreira Mourão PintoA energia eólica tem assumido um papel central no panorama energético atual, destacando-se como uma das fontes renováveis mais promissoras. Para garantir a sua eficiência, é essencial monitorizar o desempenho das turbinas eólicas, sendo a curva de potência uma ferramenta fundamental por permitir relacionar a velocidade do vento com a potência gerada e estimar a produção de energia. Neste trabalho, reanalisou-se a curva de potência das turbinas Jer-10 e Jer-11, localizadas em Jandaíra (Brasil), com base em dados recolhidos segundo a norma IEC 61400-12-1. Após definir as condições de medição, com especial atenção no setor de medição, os dados foram filtrados no software Windographer com base em critérios físicos, geométricos e operacionais. Na fase de tratamento, recorreu-se a um script em Python que consolidou e uniformizou dados de diferentes fontes, automatizando a sincronização temporal dos registos e assegurando a integridade do conjunto analisado — uma mais-valia face a abordagens exclusivamente manuais. Em seguida, os dados foram processados em Microsoft Excel, com correções pela densidade do ar, organização em bins de 0,5 m/s e cálculo da potência média e do coeficiente de potência. Recorreu-se à Distribuição de Weibull para estimar a produção anual de energia (AEP) e avaliar a validade da campanha. Os resultados mostraram que ambas as turbinas ficaram abaixo do desempenho esperado: a Jer-11 apresentou maior estabilidade e proximidade aos valores nominais, enquanto a Jer-10 revelou elevada dispersão e necessidade de ajustes ao setor de medição. Nenhuma das turbinas reuniu dados suficientes para validar a campanha até à velocidade máxima registada, embora se evidencie o rigor metodológico da norma IEC e a robustez da abordagem adotada face a limitações reais, sobretudo no caso da Jer-10.
- Gestor de tráfego de automóveis autónomos em interseções de viasPublication . FRIAS-BULHOSA, FRANCISCO MANUEL GOMES DA TORRE E; Fidalgo, André Vaz da SilvaCada vez existem mais sistemas que incorporam equipamentos eletrónicos para aumentar a fiabilidade, permitir controlo em tempo real e/ou remoto e aumentar a interoperabilidade, com recurso à implementação de processamento de dados e de telecomunicações. Os sistemas veiculares não são exceção, sendo que alguns já incorporam tamanha quantidade de sensores e de unidades de processamento, que têm a capacidade de se deslocarem de forma autónoma. Com o surgimento destes veículos autónomos, surgiram também implementações de comunicações, nomeadamente sem fios, para os veículos poderem trocar dados com outros veículos, como por exemplo para determinarem as condições do caminho numa zona não alcançável pelos seus sensores e por conseguinte definirem melhor as ações a tomar. Nesta tese será dimensionado um controlador de trânsito para veículos autónomos, com o intuito de ordenar os vários veículos ao atravessarem uma zona de interseção de vias públicas, de forma a não ocorrerem colisões. Para validação prática da adequação do sistema de controlo a diferentes condições de trânsito automóvel, foi desenvolvido um programa para simulação.
- Modelação e estudo de algoritmos de manutenção preditiva em equipamento de fresagemPublication . SANTOS, FÁBIO MIGUEL PINTO; Araújo , Susana Cláudia Nicola de; Pereira , Ivo André SoaresA indústria segue a sua constante transformação digital, alavancada por conceitos como a Indústria 4.0, Internet of Things (IoT), Big Data ou agora e mais atual a Inteligência Artificial. Este novo paradigma industrial promove a interligação entre sistemas físicos e digitais, criando as Smart Factories cada vez mais automatizadas onde a tomada de decisão é cada vez mais baseada em dados. Aqui surge a manutenção preditiva, uma aplicação estratégica que tem como finalidade a antecipação de falhas em equipamentos recorrendo a dados obtidos e analisados em tempo real, reduzindo tempos de paragens não planeados, custos de operação e respetivos riscos associados à produção. A presente dissertação está desenvolvida no âmbito da manutenção preditiva, que utiliza abordagens avançadas de análise de dados, por forma a prever quando e onde poderá ocorrer uma avaria. Para isto tem um papel essencial as técnicas de Machine Learning, que permite a construção de modelos capazes de identificar padrões anormais, classificando-os e estimando a vida útil dos ativos em avaliação. Suportado por algoritmos como o Random Forest, o Gradient Boosting, entre outros, as organizações conseguem extrair uma quantidade de dados históricos e operacionais, convertendo-os em conhecimento. Em termos de resultados da dissertação, realizou-se a análise de vários modelos de Machine Learning e avaliou-se quais os tipos de algoritmos mais capacitados de implementar em um caso real de Manutenção Preditiva, onde observamos os bons resultados que alguns dos algoritmos nos fornece, caso do Gradient Boosting, Random Forest e o Neural Network.
- Inteligência artificial para deteção de tumores cerebrais em imagens médicasPublication . GOMES, EMANUELA FILIPE; Barbosa, Ramiro de SousaA aplicação de Inteligência Artificial (IA) na análise de imagens médicas tem transformado a deteção precoce e o diagnóstico de diversas doenças, como tumores, lesões e anomalias em órgãos vitais. Modelos baseados em Machine learning (ML) e Deep learning (DL), especialmente redes neuronais convolucionais (CNN), têm demonstrado elevado desempenho na segmentação, classificação e localização de estruturas patológicas em exames como ressonâncias magnéticas, tomografias e radiografias. Estas abordagens permitem não só uma maior precisão diagnóstica, como também reduzem o tempo de análise e a carga de trabalho dos profissionais de saúde. A integração de técnicas supervisionadas e não supervisionadas possibilita uma extração robusta de características relevantes, mesmo em contextos com dados limitados ou rótulos incompletos. Neste sentido a IA, afirma-se como uma ferramenta promissora no apoio à decisão médica, contribuindo para o avanço da medicina da precisão. O principal objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de modelos baseados em IA para a deteção de tumores cerebrais a partir da análise de imagens médicas. Para tal, foram utilizadas diferentes arquiteturas de redes CNN, incluindo VGG-19, ResNet, EfficientNet, entre outras, em combinação com técnicas de Explainable Artificial Intelligence (XAI), de modo a garantir não só elevados níveis de desempenho, mas também interpretabilidade dos resultados. Os modelos foram treinados e avaliados com recurso a bases de dados públicas de ressonância magnética cerebral, permitindo a classificação de diferentes tipos de tumores. Os resultados obtidos demonstraram valores elevados de Accuracy, Recall e Area Under the Curve Receiver Operating Characteristic (AUROC), o que evidencia a eficácia da solução proposta na deteção de tumores cerebrais e confirma o seu potencial como sistema de apoio ao diagnóstico clínico.
- Monitorização de recursos em ambiente fabrilPublication . SILVA, AUGUSTO ULISSES TERROSO DA; Felgueiras, Manuel Carlos Malheiro de CarvalhoA Bosch Security Systems, localizada em Ovar, utiliza nas suas instalações diversos recursos essenciais ao funcionamento industrial, nomeadamente energia elétrica, ar comprimido, azoto e água, cujo custo agregado ascende, em média, a 90 000 € mensais. Atualmente, o consumo destes recursos é registado apenas de forma global, impossibilitando identificar detalhadamente as áreas, departamentos ou equipamentos com maior utilização ou consumos atípicos. Esta limitação compromete a gestão eficiente dos recursos, dificulta a identificação de oportunidades de melhoria e inviabiliza a imputação rigorosa de custos. A implementação de um sistema de monitorização de recursos permitiria desagregar os consumos, proporcionando uma visão detalhada de cada recurso, desde o consumo global das instalações até aos consumos individuais de cada equipamento. Esta abordagem possibilita ganhos significativos, nomeadamente a otimização do uso dos recursos, a redução de custos e a melhoria na gestão de equipamentos e infraestruturas. Adicionalmente, permite antecipar eventuais avarias mediante a identificação de padrões anómalos de consumo, bem como atribuir os custos de forma proporcional à utilização de recursos por departamento da empresa. O presente trabalho endereça parcialmente este problema através do desenvolvimento e implementação de um sistema de monitorização de energia elétrica, ar comprimido e azoto nas diferentes áreas do parque industrial da empresa. A solução concebida procurou alinhar-se com os princípios definidos pela norma ISO 50001, que estabelece boas práticas para a gestão eficiente da energia. Os resultados obtidos demonstram a relevância e a aplicabilidade da abordagem proposta, contribuindo não apenas para a melhoria da eficiência energética, da sustentabilidade e da competitividade da organização, mas também para o seu alinhamento com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável.
- GNC autónomo de um drone para exploração planetáriaPublication . PEREIRA, TIAGO ALEXANDRE SOUSA DE SÁ; Silva, Manuel Fernando dos Santos; Petry, MarceloPlanetary exploration poses unique challenges due to unknown terrain, communication delays, and the necessity for autonomous operation in harsh environments. This thesis focuses on the development and implementation of an autonomous Guidance, Navigation, and Control (GNC) system for a drone intended to support planetary surface missions. The primary objective is to achieve real-time, reliable, and efficient navigation and control in Global Navigation Satellite Systems (GNSS)-denied environments, such as Mars. The proposed system integrates onboard sensor fusion for localization—leveraging monocular odometry—with path planning algorithms to enable efficient trajectory generation. A central design consideration is feasibility: the selection of sensors and components is based on current or near-future space-qualified technologies, with realistic performance characteristics accounted for throughout development. System performance was validated in a simulated environment that incorporated representative planetary terrain and constraints. This work contributes to the advancement of autonomous aerial robotics for future space missions, enhancing the capabilities of planetary surface exploration and scientific data collection.