Projeto de um sensor virtual baseado em modelos ARMAX e filtro de Kalman para predição das emissões de O2/CO2 aa partir de imagens de chamas em um forno industrial.

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Silva Neto, Gustavo Cunha da
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: ARMAX models; Combustion emissions; Filtros de Kalman; Identificação de sistemas; Image processing; Kalman filtering; Poluição ambiental (Controle); Processamento de imagens; Sensor; Soft sensors
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-09122020-123949/

O diagnóstico eficiente das emissões em processos de combustão desempenha um papel fundamental em seu controle, parte essencial do esforço global para atenuar as consequências do efeito estufa. Em fornos industriais é utilizado um conjunto de sensores(COx, S Ox, NOx) no duto de exaustão para monitorar as taxas de poluição, fornecendo as informações necessárias para fins de controle. No caso dos fornos a gás natural, medidas dos teores de O2 e de CO2 permitem principalmente verificar as condições do processo de combustão. Neste trabalho, um sensor virtual que utiliza imagens de chamas capturadas por uma câmera CCD (charge coupled device - dispositivo de carga acoplada) é projetado para estimar as emissões de O2 e CO2 em um forno a gás natural. As imagens são processadas em computador para serem convertidas em vetores característicos que, por sua vez, atuam como dados de entrada na identificação de modelos \"caixa preta\" com estrutura ARMAX (média movel autorregressivo com entradas exógenas) tendo como variável de saída medidas do teor de CO2. Estimativas da emissão de O2 por um filtro de Kalman a partir de um modelo ARMAX preliminar auxiliam no desempenho do método como um todo, pois os valores propagados possuem significância estatística por até 60 s antes da próxima atualização com a medida do sensor de O2. Os resultados apresentados permitem afirmar que a inclusão do sensor virtual proposto em sistemas de controle em malha fechada de processos de combustão semelhantes é promissora.