Requirements Report. ACM1 Instrumentação de Tanque equipa: over F low

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1 Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores ACM1 Instrumentação de Tanque equipa: over F low Sistemas de Engenharia Automação e Instrumentação André dos Santos Oliveira Bernardo Miguel Carvalho Silva Bruno Miguel Fernandes Augusto Diana Marina de Sousa Neves Fátima Cristina Oliveira Airosa Filipe dos Santos Teixeira Flávio Jorge Rodrigues de Amorim Henrique Luís dos Santos Pinto Miguel Freire Pimentel Morais Rui Miguel Jordão Xavier Outubro de 2014 Versão 2.0 5

2 Controlo de Versões do Documento Versão Data Descrição Autores /10/2014 Criação do documento e introdução MM /10/2014 Acrescentados os requisitos BA /10/2014 Revisão e retificação do documento HP /10/2014 Revisão de todos os requisitos consoante as indicações do cliente BA /10/2014 Auditoria MM, DN 2

3 Índice 1 Introdução Objetivos Metodologia Estrutura Requisitos Requisitos do Sistema Requisitos de Medição de Forças Requisitos de Perturbações Aquáticas Requisitos de Sistema de Localização Subaquáticos Requisitos de Sistema de Localização à Superfície Aquática...9 3

4 1 Introdução 1.1 Objetivos O (RR) é um documento produzido na fase inicial do projeto que procura clarificar os objetivos finais do sistema a desenvolver. Neste documento são evidenciados os requisitos do projeto, as suas propriedades, capacidades, influências do ambiente em redor e as normas internacionais que o sistema deve cumprir. Para além disso, neste relatório é também muito importante investigar as restrições do sistema a desenvolver. Estas podem, por vezes, ser impostas ou requeridas diretamente por parte do cliente, mas, na sua maioria, surgem após o estudo do estado da arte e de várias discussões entre a equipa. Isto porque os métodos e tecnologias exploradas no estado da arte podem não conseguir cumprir as expectativas ou não estar dentro do prazo e orçamento do projeto. 1.2 Metodologia Tal como referido em cima, o estado da arte revelou-se um instrumento fundamental na potencialização da criação deste documento, pois estando a equipa devidamente informada das temáticas subjacentes ao projeto, podem-se avaliar e analisar os requisitos do sistema que vão de encontro às soluções idealizadas para o desenvolvimento do projeto. Para isso marcou-se uma reunião com o cliente onde se expuseram, de forma resumida, as ideias até então encontradas e confirmaram-se os requisitos e restrições do sistema identificados. 1.3 Estrutura Na abordagem ao desafio estruturou-se o trabalho em quatro grandes áreas: 1º Medição de Forças 2º Perturbações Aquáticas 3º Sistemas de Localização Subaquáticos 4º Localização à Superfície Aquática Desta forma, cada subequipa ficou responsável de analisar os respetivos requisitos referentes à sua área de estudo. O documento é constituído por cinco tabelas que são divididas pelas colunas: ID Número único identificador do requisito. Tipo Tipo de requisito. Podendo ser Funcional (F) ou não Funcional (NF), além disso é especificado a que grande área pertence (Hardware/Software/Segurança/Dimensão ) Requisitos Funcionais São aqueles que fazem parte do sistema, isto é, ajudam a equipa no desenvolvimento da aplicação. Estes requisitos aparecem em funções da solução final. 4

5 Requisitos Não Funcionais São aqueles que definem o meio onde o sistema está inserido. Estes não devem ser ignorados por não fazerem parte da solução final, mas devem ser considerados para que a solução interaja com a sua envolvente. Geralmente são requisitos de segurança e especificações do cliente de sistemas já existentes. Requisito Breve descrição do requisito. Especificação Limitação imposta pelo requisito. Verificação De que forma o requisito é cumprido. 5

6 2 Requisitos 2.1 Requisitos do Sistema A interface deve manter actualizado o estado das O sistema deve possuir uma interface com o O sistema contem uma interface que mostra F0.1 F- Software seguintes variáveis: caudal da corrente/ pressão / utilizador os valores requiridos velocidade / localização F0.2 F - Software/ Hardware F0.3 F- Geral F0.4 F- Geral F0.5 F - Software Caso haja uso de microcontroladores, a sua comunicação com o PC de monitorização deverá ser Standard É exigido que o sistema localize vários tipos de objetos no tanque É necessário que o sistema seja adaptável a outras plataformas aquáticas Todo o controlo deve ser realizado em linguagem C/C++. F0.6 NF - Software O sistema deve possuir histórico F0.8 NF- Software O programa criado terá de ser cross-platform F0 - SISTEMA Terá de reconhecer objectos pré-definidos e outros não indentificados previamente Deverá funcionar,no minimo, numa piscina com as dimensões olimpicas (50mx25m) O sistema deverá manter um histórico da posição e medições efetuadas A comunicação é feita em Modbus/TPC ou Porta Série (IEC PAS 62030) Múltipla Localização Deverá ser modular e ter um alcance de 50m O código do controlo (se houver) terá de estar em C (ISO/IEC 9899). Existência de um log ou de uma base de dados Deverá funcionar em vários sistemas operativos e ser o mais modular possível 5

7 2.2 Requisitos de Medição de Forças F1.1 F - Hardware O sistema deverá ser capaz de medir forças segundo Segundo o eixo das abcissas (x), o sistema deve São medidos valores de força especificados o eixo das abcissas (x) medir forças de 0 a 40 kg no eixo dos abcissas F1.2 F - Hardware O sistema deverá ser capaz de medir forças segundo Segundo o eixo das ordenadas (y), o sistema deve São medidos valores de força especificados o eixo das ordenadas (y) medir forças longitudinais de 0 a 4 kg no eixo das ordenadas F1.3 F - Hardware O sistema deverá ser capaz de medir fluxos de água O sistema deve medir velocidades de fluxo de água São medidos valores de velocidade de fluxo de segundo os eixos das abcissas (x) e das ordenadas de 0 a 2m/s em ambos os eixos água em ambos os eixos (y) F1.4 F - Resolução A instrumentação deverá ter uma resolução mínima A resolução mínima dos valores obtidos deverá ser na São mostrados valores inteiros ou com uma décima da unidade ou na unidade casa decimal F1.5 F - Resolução O sistema deverá seguir o Sistema Internacional de A unidade de medida da força deve ser o newton (N) e unidades de velocidade deve ser o metro por segundo (m/s) São mostrados valores em unidades SI F1.6 F - Hardware F1.7 F- Taxa de aquisição F1.8 F - Hardware A plataforma de medição terá que ser ajustável ao objeto a medir A taxa de aquisição tem de ser célere O sistema deverá ser imune a mudanças bruscas na velocidade do fluxo da água A plataforma de medição deve possuir dimensões cerca de 3 a 5 vezes superiores às dimensões dos objetos a medir A atualização dos valores medidos terá de ser feita num período inferior a 0,1 segundos O mecanismo de medição de fluxo terá que ser capaz de minimizar turbulências F1.9 NF - Segurança A plataforma de medição terá que ser expansível Terá de ter capacidade para alocar novos sensores F1.10 NF - Segurança O sistema deverá ser capaz de efetuar medições em profundidade F1 - FORÇAS Terá que ser possível realizar medições até 5 metros de profundidade A plataforma de medição tem a dimensão adequada Adquire valores com uma frequência superior a 10Hz A instrumentação deve estar devidamente posicionada. Existir espaço para alocação de novos sensores A instrumentação tem de ser à prova de água e respeitar as condições especificadas 7

8 2.3 Requisitos de Perturbações Aquáticas F2.1 F - Hardware O subsistema deverá ser composto por motores O subsistema não necessita de alimentação monofásicos trifasica F2.2 F - Escala O subsistema tem que criar perturbações com algum A velocidade mínima da corrente gerada deverá ser Sistema atinge a velocidade min requirida sem grau de velocidade entre 0.5m/s a 2m/s estar à carga máxima F2.3 F - Software/ Deverá ser possivel o aumento/dimuição e anulação É possível alterar o grau de perturbações do Hardware de perturbações sistema F2.4 F - Software/ É possível alterar o grau de perturbações O subsistema deverá ser controlado à distância Hardware remotamente F2.5 F- Dimensão O subsistema terá como dimensões máximas as do As dimensões do subsistema não poderão tanque ultrupassar os: e 4m*5m*1,8m O subsistema cabe no tanque do DEEC F2.6 NF - Harware O uso de baterias deve ser pensado como alternativa O subsistema deve ser modelar de forma a à alimentação direta poder ser alimentado também por baterias F2.7 NF - Segurança O subsistema deverá permitir a estabilização de caudal F2 - Perturbações Aquáticas O novo subsistema deverá ser removível e modular Para não danificar os objectos dentro do tanque o sistema de controlo das correntes deverá ter um overshoot e tempo de estabilização reduzidos 2.4 Requisitos de Sistema de Localização Subaquáticos F3.1 F- Autonomia O sistema de localização deverá possuir alimentação propria O sistema de localização deverá ter pelo menos a mesma autonomia que o submarino F3.2 F- Resolução O subsistema deverá ter uma certa resolução A resolução deverá de ser de 1cm a 5cm F3.3 F- Precisão F3.4 F- Taxa de aquisição F3.5 NF - Segurança O subsistema deverá adquirir a posição do submarino com uma certa precisão A taxa de aquisição tem de ser célere O sistema deverá ser capaz de localizar em profundidade F3 - Localização Subaquática O erro máximo não poderá ser superior a 10cm A atualização dos valores medidos terá que ser feita num período inferior a 1 segundos Terá que ser possível localizar o submarino até 5 metros de profundidade Verificar se o sistema de localização continua a funcionar mesmo depois de o submarino ficar sem bateria Testar se é possivel diferenciar a localização do submarino de uma posição X para outra Y a 1-5 cm de distancia da X Testar nas piores condições e verificar se o erro é inferior a 10cm Adquire valores com uma frequencia > 1Hz A instrumentação tem de ser à prova de água e respeitar as condições especificadas 8

9 2.5 Requisitos de Sistema de Localização à Superfície Aquática A resolução do subsistema de aquisição deve permitir Resolução do posicionamento é suficiente F4.1 F - Hardware Ter resolução de aquisição de dados suficiente a correta identificação das margens do tanque e do para localização inequívoca objeto a localizar F4.2 F - Hardware F4.3 F- Taxa de aquisição F4.4 F - Precisão F4.5 F - Dimensão O subsistema deve possuir uma unidade de processamento de alto desempenho A taxa de aquisição de dados (posição) deverá ser inferior a 1 segundo O erro máximo de localização deverá ser inferior a 10cm O subsistema deve ser capaz de monitorizar toda a superfície do tanque F4.6 F - Software Livre escolha no software F4 - Localização de superfície O processamento deve ser rápido o suficiente por forma a não exceder o tempo entre aquisições consecutivas O ideal seria uma taxa de aquisição igual ou superior a 10Hz A escolha do software de processamento é livre, mas é aconselhado o MATLAB Ser capaz de satisfazer a taxa de aquisição necessária A localização deve ser obtida com sucesso, pelo menos, uma vez por segundo Verificar em várias posições conhecidas se o erro nunca ultrapassa os 10cm A localização é obtida com sucesso para qualquer ponto dentro do tanque Ser capaz de fazer a aquisição e o processamento de imagem F4.7 F - Sistema O subsistema deve ser capaz de reproduzir a filmagem em tempo real Vídeo deve ser reproduzido na unidade central com atraso consideravelmente reduzido 9