pn – iii – pte · - multiplexoare analogice de câte 16 canale - mux16 - modul concentrator de...

13
Sistem inteligent de urmarire a comportarii barajelor prin fuziunea informatiilor DAM-FU Etapa 2 – Raport tehnico-ştiinţific în extenso PN – III – PTE Raport ştiinţific şi tehnic în extenso pentru proiectul SISTEM INTELIGENT DE URMĂRIRE A COMPORTĂRII BARAJELOR PRIN FUZIUNEA INFORMAŢIILOR Contract nr. 45 PTE / 2016 Etapa 2 - Proiectarea şi execuţia prototipului sistemului DAM-FU Termen de predare: 31 decembrie 2017 Această lucrare a fost finanţată prin PNCDI III - Programul 2 Cresterea competitivităţii economiei româneşti prin cercetare, dezvoltare şi inovare, derulat cu sprijinul CNCS/CCCDI – UEFISCDI, proiect nr. 45 PTE / 2016

Upload: others

Post on 31-Dec-2019

5 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: PN – III – PTE · - Multiplexoare analogice de câte 16 canale - MUX16 - Modul concentrator de date realizat pe bază de Kit PC NUC Aparatele virtuale de măsură sunt conectate

Sistem inteligent de urmarire a comportarii barajelor prin fuziunea informatiilor DAM-FU

Etapa 2 – Raport tehnico-ştiinţific în extenso  

PN – III – PTE

Raport ştiinţific şi tehnic în extenso

pentru proiectul

SISTEM INTELIGENT DE URMĂRIRE A COMPORTĂRII BARAJELOR PRIN FUZIUNEA INFORMAŢIILOR

Contract nr. 45 PTE / 2016

Etapa 2 - Proiectarea şi execuţia prototipului sistemului DAM-FU

Termen de predare: 31 decembrie 2017

Această lucrare a fost finanţată prin PNCDI III - Programul 2 Cresterea competitivităţii economiei româneşti prin cercetare, dezvoltare şi inovare, derulat cu sprijinul CNCS/CCCDI – UEFISCDI,

proiect nr. 45 PTE / 2016

Page 2: PN – III – PTE · - Multiplexoare analogice de câte 16 canale - MUX16 - Modul concentrator de date realizat pe bază de Kit PC NUC Aparatele virtuale de măsură sunt conectate

Sistem inteligent de urmarire a comportarii barajelor prin fuziunea informatiilor DAM-FU

Etapa 2 – Raport tehnico-ştiinţific în extenso  

Cuprins

1.  ETAPA CURENTĂ ÎN CONTEXTUL PROIECTULUI .............................................. 1 2.  REZUMATUL ETAPEI ............................................................................................. 1 3.  DESCRIEREA ŞTIINŢIFICĂ ŞI TEHNICĂ ............................................................... 2 

3.1.  Proiectarea staţiei de achiziţie cu senzori încorporaţi SASI şi a modulului pentru senzori optici MSFO................................................................................................................................ 2 

3.1.1. Proiectarea staţiei de achiziţie pentru senzori încorporaţi ............................................ 2 3.1.2. Proiectarea modulului de achiziţie (măsură) pentru senzori optici ............................... 3 

3.2.  Proiectarea modulelor software integrative ale sistemului ................................................. 4 3.2.1. Proiectarea modulului editor pentru descrierea barajului, construcţiei ........................ 4 3.2.2. Proiectarea mecanismului de transfer de date intre modulele locale şi staţia centrală STAFI ..................................................................................................................................... 5 

3.3.  Proiectarea staţiei de video inspectie SIVI ......................................................................... 6 3.3.1. Proiectarea mecanismului de selectare a informaţiei arhivate prin video inspectie ..... 6 3.3.2. Analize de imagine obţinute din video inspecţie .......................................................... 6 

3.4.  Proiectarea staţiei de fuziune a informaţiei şi asistare a deciziei STAFI ............................ 7 3.4.1. Transferarea informaţiilor provenite de la sistemele SASI, MSFO, SIVI în baza de date STAFI .............................................................................................................................. 7 3.4.2. Proiectarea mecanismelor de fuziune şi de asistare a deciziei ...................................... 7 

3.5.  Realizarea documentaţiei tehnice ........................................................................................ 8 3.6.  Redactarea standardelor de firmă pentru staţiile şi sistemele proiectate ............................ 9 3.7.  Diseminarea parţială a rezultatelor proiectului ................................................................... 9 

3.7.1. Trimiterea în ancheta a Referenţialului – redactare 2. Organizare masă rotundă ......... 9 3.7.2. Publicarea de articole la conferinţe ştiinţifice. Intocmirea de materiale de prezentare şi promovare............................................................................................................................ 9 

3.8.  Execuţia prototipului staţiei de achiziţie cu senzori încorporaţi SASI - Realizare fizică (Produs) ..................................................................................................................................... 10 3.9.  Execuţia prototipului modulului de achiziţie (măsură) senzori din fibră optică MSFO - Realizare fizică .......................................................................................................................... 10 3.10.  Execuţia prototipului sistemului de videi inspecţie SIVI - Realizare fizică ............... 10 3.11.  Incercări şi validari ale componentelor sistemului - parte 1 ....................................... 11 

3.11.1. Probe şi incercari modulul SASI............................................................................... 11 3.12.  Cheltuieli indirecte aferente anului 2018 (activitati A3.1-A3.6) ................................ 11 

4.  CONCLUZII ........................................................................................................... 11 

Page 3: PN – III – PTE · - Multiplexoare analogice de câte 16 canale - MUX16 - Modul concentrator de date realizat pe bază de Kit PC NUC Aparatele virtuale de măsură sunt conectate

Sistem inteligent de urmarire a comportarii barajelor prin fuziunea informatiilor DAM-FU

Faza 2 – Raport tehnico-ştiinţific în extenso   Page 1 

1. ETAPA CURENTĂ ÎN CONTEXTUL PROIECTULUI Scopul proiectului este dezvoltarea unui sistem - produs complex, modular, destinat

supravegherii barajelor şi a altor infrastructuri hidrotehnice critice, IHC (infrastructuri hidrotehnice critice), în scopul asigurării securităţii acestora.

Obiectivele specifice Obiectul proiectului este dezvoltarea şi validarea, în condiţii de funcţionare similare celor reale (TRL6), a prototipului unui produs-sistem, bazat pe tehnologii inovatoare de analiză şi fuziune a informaţiilor multisensoriale, inclusiv a imaginilor digitale, în vederea supravegherii infrastructurilor hidrotehnice critice–IHC, în principal a barajelor, dar şi a altor IHC-uri: diguri, stăvilare, canale aducţiuni, castele de echilibru, descărcători de ape mari, galerii, etc. Proiectul DAM-FU este bazat pe rezultatele obţinute (nivel TRL3) în cadrul proiectului de cercetare-dezvoltare din Programul National CEEX, proiect FUZIBAR ctr. 705/2006, din a cărui echipă de realizare au făcut parte şi partenerii actualului proiect: IPA SA (coordonator CO) şi Universitatea Tehnică Cluj-Napoca (partener P1). Proiectul se desfăşoară pe baza unui parteneriat între SC IPA SA, prin Sucursala Cluj-Napoca- coordonator al proiectului şi partenerul de proiect Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca, în trei etape pe o durata de doi ani.

Baza legală a proiectului o constituie contractul de finanţare de la bugetul de stat, având nr. 45 PTE/2016 din Planul Naţional pentru Cercetare, Dezvoltare şi Inovare, program Parteneriate, încheiat între SC IPA SA şi Autoritatea Contractantă: Unitatea Executivă pentru Finanţarea Învăţământului Superior, Cercetării, Dezvoltării şi Inovării – UEFISCDI.

Etapa 2 a proiectului denumită „Proiectarea şi execuţia prototipului sistemului DAM-FU” are ca activităţi: - A.2.1. - Proiectarea statiei de achizitie cu senzori incorporati (SASI) şi a modul pentru senzori

optici (MSFO) - A.2.2. - Proiectarea software a modulelor integrative ale sistemului - A.2.3. - Proiectarea statiei de video inspectie SIVI - A.2.4. - Proiectarea statiei de fuziune al informatiei şi asistare a deciziei STAFI - A.2.5. - Realizare documentaţie tehnica - A.2.6. - Redactarea standardelor de firma pentru statiile şi sistemele proiectate - A.2.7. - Diseminarea partiala a rezultatelor proiectului - A.2.8. - Execuţie prototip a statiei de achizitie cu senzori incorporati - SASI - A.2.9. - Execuţie prototip al modulului de achizitie cu senzori din fibra optica- MSFO - A.2.10. - Execuţie prototip a sistemului de videi inspectie - SIVI - A.2.11. - Incercari şi validari ale componentelor sistemului - parte 1 - A.2.12. - Cheltuieli indirecte aferente activitatilor anului 2018.

2. REZUMATUL ETAPEI În concordaţă cu obiectivele specifice ale proiectului şi Contractul de finanţare în decursul

anului al doileas-a desfăşurat etapa 2 a proiectului, care a avut ca obiectiv proiectarea şi execuţia prototipului sistemului DAM-FU.

Pornind de la rezultatele analizei din domeniul supravegherii infrastructurilor hidrotehnice critice (IHC) - cu accent pe monitorizarea barajelor hidrotehnice, în prima etapa a proiectului au fost stabilite cerinţele tehnice pentru sistemul de urmărire a comportării barajelor prin fuziunea informaţiilor, iar în etapa curentă produsul a fost proiectat şi realizat fizic la nivel de prototip.

Sistemul DAM-FU are o structură modulară formată din: - Staţia SASI – staţie de achiziţie (data logger) pentru senzorii încorporaţi în construcţiile hidrotehnice (în baraj şi/sau în construcţiile aferente); Are funcţii de: (i) măsură, achiziţie date de la senzorii incorporaţi şi comunicaţii; (ii) concentrare date provenite de la traductorii inteligenţi; (iii) prelucrare primară şi transmisii de date la nivelele superioare de urmărire şi analiză; Comunicaţiile cu o parte din sensori sunt pe suport optic (sensori optici extrinseci); SASI concetreaza date de la: a).Modulul MSFO - modul senzori intrinseci cu fibră optică - a fost dezvoltat ca extensie a funcţiilor SASI pentru gestionarea noilor familii de sensori optici bazati pe masuarea si localizarea variatiei parametrilor transmisiei optice in FO-sensor, inclusa intr-o structura constructiva supusa la actiuni mecanice si termice, in raport cu o FO martor; b).Dispozitive de măsură inteligente instalate in amenajare (nu fac obiectul proiectului). Au fost introduse facilităţi de comunicaţie

Page 4: PN – III – PTE · - Multiplexoare analogice de câte 16 canale - MUX16 - Modul concentrator de date realizat pe bază de Kit PC NUC Aparatele virtuale de măsură sunt conectate

Sistem inteligent de urmarire a comportarii barajelor prin fuziunea informatiilor DAM-FU

Faza 2 – Raport tehnico-ştiinţific în extenso   Page 2 

optică a acestora cu SASI. Telependulele tip IPA au fost modernizate prin introducerea unui sensor optic intrinsec pentru bariera optică. - Staţia SIVI – sistem de videoinspecţie - ce este amplasat în laboratorul Urmărirea comportării Construcţiilor Hidrotehnice, UCCH, şi permite stocarea postprocesarea şi interpretarea imaginilor captate anterior în amenajarea hidrotehnică în vederea diagnosticării vizuale a stării barajului şi generării raportului de inspecţie vizuală; - Staţia STAFI - de fuziune a informaţiei şi asistare a deciziei - plasată la nivelul laboratorului UCCH - fuzionează informaţii procesate primite de SASI şi SIVI.

Staţia SASI, prin modulul de măsură local MML, asigură măsurarea de la senzorii incorporaţi în baraj şi concetrează datele de la MSFO şi dispozitivele de măsură inteligente. Datele filtrate, plausabilizate şi mediate sunt transferate periodic către staţia STAFI. În paralel, pentru imagini captate manual, staţia SIVI asigură prelucrări de imagini necesare inspecţiilor vizuale. Informaţiile rezultate în urma prelucrărilor sunt transferate periodic la STAFI. În urma fuzionării datelor senzoristice, a informaţiilor din imagini şi a observaţilor vizuale ale personalului specializat (UCCH), STAFI crează rapoarte periodice de constatare.

În cadrul acestei etape s-a realizat proiectul staţiilor SASI, SIVI şi STAFI şi al modulului MSFO. Ele sunt prezentate în delivrabilele: - D2.1 Documentaţie de execuţie a statiei de achizitie cu senzori incorporati SASI; - D2.2 Documentaţie de execuţie a modulului de achizitie cu senzori optici MSFO; - D2.3 Documentaţie de execuţie a sistemului de video inspectie SIVI; - D2.4 Documentaţie de execuţie a statiei de fuziune a informatiei STAFI.

Din cadrul documentaţiilor de execuţie fac parte şi standardele de firmă cuprinse în delivrabilul - D2.6 Standarde de firma SASI, SIVI, STAFI - red.1.

S-a realizat redactarea a doua a referenţialului sistemului cuprinsă în livrabilul D2.5 Referenţialul sistemului DAM-FU - red.2.

În baza documentaţiei de execuţie au fost executate prototipurile staţiilor SASI, SIVI şi al modulului MSFO, şi aplicaţiile software aferente. Pentru staţia SASI au fost efectuate unele dintre încercările funcţionale.

În cadru etapei s-au realizat Materiale de prezentare produs(D2.8). Pentru diseminarea rezultatelor a fost organizată o masă rotundă pentru principalului deţinător

de baraje din zonă, SC Hidroelectica SA Sucursala Cluj. Pe lângă rolul de diseminare manifestarea a constituit un prilej de documentare pentru partenerii de proiectfiind urmată de o vizită de lucru la Hidrocentrala Tarniţa unde există o staţie de monitorizare a comportării hidroamenajării. De asemenea pe parcursul etapei au fost elaborate 3 articole prezentate la conferinţe internaţionale IEEE cu indexare ISI (Web of Science), precum şi 1 articol publicat în revistă indexată în baze de date internaţionale (D2.7 Articole stiintifice).

Aceste rezultate sunt accesibile în pagina web a proiectuluihttp://www.automation.ro/damfu/ În concluzie, toate obiectivele etapei au fost realizate constituind premise în realizarea etapei viitoare a proiectului constând în validarea prototipului şi completarea documentaţiei acestuia.

3. DESCRIEREA ŞTIINŢIFICĂ ŞI TEHNICĂ

3.1. PROIECTAREA STATIEI DE ACHIZITIE CU SENZORI INCORPORATI SASI SI A MODULULUI PENTRU SENZORI OPTICI MSFO

3.1.1. PROIECTAREA STAŢIEI DE ACHIZIŢIE PENTRU SENZORI ÎNCORPORAŢI În etapa a doua a lucrării s-a realizat proiectarea staţiei SASI de achiziţie a măsurătorilor pentru

senzorii încastraţi în vederea monitorizării comportării barajelor. Staţia are la bază o arhitectură adaptată noilor cerinţe, de comunicaţie de mare viteză între componentele sale (prin reţea LAN) şi un software bazat pe instrumentaţie virtuală.

În figura 3.1. este prezentată schema bloc a staţiei SASI. Aceasta cuprinde: - Modulul de măsură şi control (MML) bazat pe automatul programabil PLC Siemens S7-1200. - Multiplexoare analogice de câte 16 canale - MUX16 - Modul concentrator de date realizat pe bază de Kit PC NUC Aparatele virtuale de măsură sunt conectate la senzori pe bus-ul analogic de măsură prin module multiplexoare analogice. Acestea asigură măsurarea senzorilor de tip rezistiv, temperatură şi coardă vibrantă.

Page 5: PN – III – PTE · - Multiplexoare analogice de câte 16 canale - MUX16 - Modul concentrator de date realizat pe bază de Kit PC NUC Aparatele virtuale de măsură sunt conectate

Sistem inteligent de urmarire a comportarii barajelor prin fuziunea informatiilor DAM-FU

Faza 2 – Raport tehnico-ştiinţific în extenso   Page 3 

Deplasarea firelor pendul din baraje este măsurată cu Telependule cu senzori FO (TP-FO), controlate de module de comandă realizate tot cu PLC Siemens S7-1200.

MML şi TP-FO asigură achiziţia automată şi stocarea temporară a datelor conform unui program prestabilit, având interfeţe de comunicaţie pe fibră optică cu Concentratorul de date SASI.

Concentratorul achiziţionează date prin reţeaua LAN şi de la alţi senzori inteligenţi (IED) de tip Limninmetru, Staţie meteo, Staţie seismică.

Concentratorul rulează aplicaţia software DAM-FU SASI, implementată sub mediul LabWindows CVI 2010.

Funcţiile concentratorului de date sunt: • Configurare topologică amplasamente

senzori • Comandă măsurători • Achiziţie, prelucrare, stocare şi

validare date provenite de la senzorii conectaţi la MML,TP-FO şi IED.

• Comunicaţie cu nivelul superior - staţia de fuziune STAFI

• Auxiliare: vizualizare locală, etalonare. Figura 3.1. – Schema bloc a staţiei SASI

În memoriul tehnic al delivrabilului D2.1- Documentaţie de execuţie a staţiei de achiziţie cu senzori încorporaţi SASI, se prezintă detaliat proiectul staţiei SASI care include: prezentarea rolului echipamentului în cadrul instalaţiei de automatizare; încadrarea în standardele naţionale şi internaţionale; caracteristicile tehnice, funcţionale şi constructive; descrierea funcţională şi constructivă a soluţiei hardware şi software; consideraţiile de proiectare ale ansamblelor şi subansamblelor componente.

3.1.2. PROIECTAREA MODULULUI DE ACHIZIŢIE (MĂSURĂ) PENTRU SENZORI OPTICI A fost proiectat un modul tip IED numit MSFO (Modul măsură Senzori Fibră Optică) bazat pe

senzori optici intrinseci pentru măsurarea deplasărilor. S-a realizat proiectarea modulului MSFO de achiziţie a măsurătorilor pentru senzorii intrinseci. Modulul are la bază un reflectometru în domeniul de timp care determină atenuările ce apar pe fibră optică în momentul tensionării/detensionării acesteia la deplasările din baraj. În figura 3.2. este prezentată schema bloc a MSFO. Aceasta cuprinde:

Figura 3.2. – Schema bloc a staţiei MSFO

1-Un reflectometru optic (OTDR - Optical Time Domain Reflectometer) 2-Două patch-corduri de fibră optică cu conectica FC/ST/SC, 3-Un panou de joncţiune pentru fibrele optice, 4-Două fibre optice pentru legătura dintre panoul de joncţiune şi panoul de distribuţie optică, 5-Două panouri de distribuţie optică (ODF - Optical Distributer Frame), 6-Un senzor intrinsec de fibră optică format din două cabluri optice, 7-Trei sau mai multe elemente de acţionare mecanică pe fibră optică, 8-O conexiune USB.

Page 6: PN – III – PTE · - Multiplexoare analogice de câte 16 canale - MUX16 - Modul concentrator de date realizat pe bază de Kit PC NUC Aparatele virtuale de măsură sunt conectate

Sistem inteligent de urmarire a comportarii barajelor prin fuziunea informatiilor DAM-FU

Faza 2 – Raport tehnico-ştiinţific în extenso   Page 4 

MSFO este un sistem optoelectronic care are la bază transmisia pe fibră optică de sticlă, care permite măsurarea deplasării construcţiei pe plan orizontal. Sistemul se poate monta de-a lungul construcţiei hidrotehnice, în partea sa superioară, inferioară sau mediană şi poate fi îngropat în pereţii construcţiei sau montat pe exteriorul acestora, cu contacte directe, în zonele de interes.

Sunt necesare două fibre optice cu rol de sensor intrinsic, fiecare încorporată într-un cablu cu rezistenţă mecanică şi termică. Cele două fibre optice sunt conectorizate la ambele capete şi ancorate în cele două extremităţi fixe ale construcţiei, în panouri de distribuţie optică ODF cu un număr minim de 24 de porturi. Una din cele două fibre va fi trasată prin elemente de acţionare mecanică. Distribuţia acesteia se face în functie de zonele de interes unde se doreşte monitorizarea deplasării. Aceste elemente au rolul de a modifica curbarea fibrei în punctul de interes. Curburile modifica intensitatea luminoasă ce străbate fibra şi astfel atenuarea din acel punct indică deplasarea barajului. A doua fibră va fi folosită ca şi referinţă pentru prima fibră, fără a se acţiona mecanic asupra ei.

Monitorizarea evenimentelor (atenuărilor), care au loc pe tronsonul de fibră optică, se face cu un reflectometru optic (OTDR). Acest echipament permite monitorizarea unei lungimi maxime a fibrei de 240 km. In urma lansării unui impuls luminos pe fibră, aceasta returnează atenuările specifice pentru: îndoiri, fisurări, întreruperi apărute, aşa cum prezintă fig. 3.3. Prin compararea evenimentelor de pe cele două fibre se poate decela deplasarea construcţiei.

Figura 3.3 Atenuări tipice ale evenimentelor de pe fibra optică citite de OTDR

Din unul din panourile ODF sunt trase două fibre optice până în camera de monitorizare unde se afla şi OTDR-ul. Aceste fibre sunt conectate la OTDR prin intermediul a doua patch-corduri, care pot prezenta la capete conectica FC, SC sau ST compatibilă cu portul OTDR-ului. Cele două tronsoane de fibră sunt sudate termic de patch-corduri şi securizate într-un panou de joncţiune.

Fig. 3.4 Conectarea OTDR la statia SASI prin USB

OTDR-ul se conectează la concetratorul de date SASI prin intermediul unei interfeţe USB, cum se prezinta în figura 3.4. Lansarea în execuţie a măsuratorilor se face din interfaţa OTDR-ului, iar datele sunt accesate în mod direct pe statia SASI prin intermediul soft-ului DAM-FU MSFO.

În memoriul tehnic al delivrabilului D2.2 - Documentaţie de execuţie a modulului de achizitie cu senzori optici MSFO, se prezintă detaliat proiectul modulului MSFO care include: prezentarea rolului şi componenţei modulului, caracteristicile tehnice, funcţionale şi constructive şi descrierea funcţională şi constructivă a soluţiei hardware şi software respectiv consideraţii de amplasare în situ a senzorului distribuit cu fibră optică.

3.2. PROIECTAREA MODULELOR SOFTWARE INTEGRATIVE ALE SISTEMULUI 3.2.1. PROIECTAREA MODULULUI EDITOR PENTRU DESCRIEREA BARAJULUI, CONSTRUCŢIEI În cadrul aplicaţiei DAM-FU SASI a fost proiectat un modul editor pentru poziţionarea

traductoarelor înglobate şi s-a conceput un sistem de localizare a acestora. A fost creată o matrice tridimensională care are pe axa X un număr de ploturi (numerotate de la stânga la dreapta), pe axa Y o reprezentare de nivel (de jos în sus) şi pe axa Z (o reprezentare dinspre amonte spre aval). Traductoarele sunt grupate în câmpuri de măsurare notate în funcţie de tipurile de traductoare pe care le înglobează.

Page 7: PN – III – PTE · - Multiplexoare analogice de câte 16 canale - MUX16 - Modul concentrator de date realizat pe bază de Kit PC NUC Aparatele virtuale de măsură sunt conectate

Sistem inteligent de urmarire a comportarii barajelor prin fuziunea informatiilor DAM-FU

Faza 2 – Raport tehnico-ştiinţific în extenso   Page 5 

În figura 3.5 este prezentată interfaţă de asociere dintre traductoarele barajului, câmpul de măsurare căruia îi aparţin şi poziţiile lor pe cele trei axe (Pozitie Plot- axa X; Poziţie Nivel-axa Y, Adâncime-axa Z).

În coloana Traductoare se încarcă automat lista cu toate traductoarele incorporate în construcţia hidrotehnică. La selectarea unui traductor în tabelul din centru stânga, se încarcă parametrii acestuia.

În coloana Campuri se încarcă lista cu câmpurile de măsură, la selectarea uneia încărcându-se în tabelul din dreapta componenţa acesteia. Figura 3.5. – Editor pentru descrierea barajului

Figura 3.6. – Amplasare traductoare pe baraj

Pentru ca utilizato-rul să aibă o imagine de ansamblu a întregului baraj, în figura 3.6. se prezintă vederea dinspre aval a acestuia, împărţirea lui pe ploturi (coloane verticale - Plot 1...Plot 20), împărţirea pe nivele (şiruri orizontale – Nivel A...Nivel F) şi câmpurile de măsură (câmpuri neomogene telepresmetre şi teleformetre C1...C30, câmpuri discedimetre D1...D29, câmpuri telependule P1..P4, câmpuri teletermetre TA...TF, câmpuri de fisurometre F1...F6).

Prin program la seletarea unui câmp de măsurare se deschide un tabel (stânga jos) cu toate traductoarele aferente lui. În exemplu prezentat s-a selectat câmpul TA, care are în componenţă 9 traductoare amplasate în ordinea din tabel dinspre amonte spre aval la distanţele în cm.

Codificarea bazată pe ploturi şi nivele este utilizată şi de aplicaţia software a staţiei de video inspectie SIVI pentru poziţionarea imaginilor captate în diversele zone ale barajului sau în arealul înconjurător al acestuia.

3.2.2. PROIECTAREA MECANISMULUI DE TRANSFER DE DATE INTRE MODULELE LOCALE ŞI STAŢIA CENTRALĂ STAFI

Datele puse la dispoziţia sistemului de fuziune a informaţiei STAFI de către staţia de achiziţie senzori încorporaţi SASI, modulul de achiziţie senzori optici MSFO şi staţia de achiziţie şi prelucrare video SIVI sunt sub forma unor înregistrări sintetice pe perioade de timp dintre două rapoarte de analiză periodice realizate de operatorul STAFI.

Mecanismul de transfer de date între modulele locale şi staţia centrală STAFI poate fi: 1. Automat – prin punerea la dispoziţie a unui mecanism de transfer de tip client FTP. Se are în

vedere aici faptul că raportările de analiză periodice realizate de operatorul STAFI pot să

Selector Plot Selector Nivel

Selector Câmp

Selector Adâncine

Nivel F

Nivel E

Nivel D

Nivel C

Nivel B

Nivel A

Page 8: PN – III – PTE · - Multiplexoare analogice de câte 16 canale - MUX16 - Modul concentrator de date realizat pe bază de Kit PC NUC Aparatele virtuale de măsură sunt conectate

Sistem inteligent de urmarire a comportarii barajelor prin fuziunea informatiilor DAM-FU

Faza 2 – Raport tehnico-ştiinţific în extenso   Page 6 

conţină mai multe înregistrări în funcţie de profilul construcţiei hidroenergetice. Se vor stabili intervale de timp periodice relevante pentru transmiterea automată a datelor de către modulele locale în aşa fel încât datele furnizate să fie utile operatorului STAFI în realizarea raportului periodic. Ulterior transferului automat la nivelul staţiei STAFI, operatorul staţiei centrale STAFI va lua decizia integrării acestora în raportul periodic.

2. Manual – prin integrarea de către operatorul STAFI a datelor din interfaţa aplicaţiei web DAMFU. În acest caz formatul utilizat este PDF pentru datele provenite de la SASI, MSFO şi, respectiv .jpg pentru imaginile prelucrate de modulul SIVI.

Transferarea automată a înregistrărilor sintetice este necesară pentru staţia SASI care realizează o monitorizare continuă cu înregistrări de date după un orar prestabilit.

Deoarece comandarea unui nou set de măsurători şi prelucrarea lor, de la MSFO sau SIVI, este realizată manual de operator, transferarea datelor către STAFI este realizată de către operator prin utilizarea mecanismului de transfer manual prin conectarea la aplicaţia web STAFI.

În cazul mecanismului de transfer automat, pentru regăsirea uşoară a informaţiilor, fişierele transferate din staţiile locale (SASI şi/sau SIVI) sunt depuse într-o structură de directoare ce respectă topologia definită pentru baraj şi arealul înconjurător şi care pot fi uşor de interpretat/identificat de către operatorul DAM-FU STAFI. Detalierea acestei structuri este făcută în livrabilul D2.4 Documentaţie de execuţie a staţiei de fuziune a informaţiei STAFI.

3.3. PROIECTAREA STATIEI DE VIDEO INSPECTIE SIVI 3.3.1. PROIECTAREA MECANISMULUI DE SELECTARE A INFORMAŢIEI ARHIVATE PRIN VIDEO INSPECTIE Aplicaţia Damfu-SIVI dispune de o interfaţă prin care fiecărei imagini captate i se asociază

atribute pentru arhivare şi identificare ulterioară. Aceste atribute se referă la localizarea în spaţiu (amenajare, baraj, plot, maluri, lac), localizarea temporală (amprenta de timp), caracteristici spectrale, caracteristici specifice imaginii(statice/dinamice, tip de compresie, rezoluţie), pozitia pentru serii, comentarii. Pe baza acestor atribute, imaginea este introdusă calificat în baza de date. După prelucrările specifice rezultă imagini prelucrate care reţin atributele imaginilor primare completate cu codul algoritmilor de prelucrare aplicati şi informaţiile rezultate.

Observaţiile operatorului (codificate dupa cuvinte cheie) şi informaţiile rezultate din prelucrări sunt asociate imaginii iniţiale cu aceeasi amprentă de spaţiu şi timp.

3.3.2. ANALIZE DE IMAGINE OBŢINUTE DIN VIDEO INSPECŢIE Aplicaţia DAM-FU SIVI asigură prelucrarea imaginilor digitale captate la inspecția/analiza

vizuală a structurii din beton a barajului, pentru obiectivizarea evaluarii unor aspecte de deteriorare a pereţilor barajului în vederea monitorizǎrii evoluţiei lor viitoare. DAM-FU SIVI are la baza algoritmi semisupervizaţi (parţial instruibili) de analizǎ automatǎ a imaginilor, algoritmi care furnizeză un rezultat cuantificabil, obiectiv, indicator al stǎrii betonului inregistrabil în fişa de observaţii vizuale a barajului, în ceea ce privesc: (i)fisurile şi deteriorările stratului protector al pereţilor barajelor; (ii)detectarea şi evidenţierea scurgerilor de calcitǎ, a suprafeţei acestora şi a evoluţiei în timp; (iii)detectarea şi estimarea infiltraţiilor în corpul barajului. DAM-FU SIVI se bazeazǎ pe imagini achiziţionate în domeniul vizibil şi în domeniul infraroşu. Imaginile, cu amprenta temporală, preluate cu camere de înaltǎ rezoluţie de pe faţa uscatǎ a peretelui barajului sunt decupate la nivelul sub-ploturilor şi plasate în baza de date în locaţia corespunzǎtoare geometriei barajului. Aceste informaţii sunt utilizate în algoritmii de prelucrare implementaţi în sistem.

Aplicatia DAM-FU SIVI este bazată pe algoritmi inovativi de analiză a imaginilor şi fuziune, care automatizează parţial procesul de generare a fişei de observaţii vizuale, pe care îi enumerăm: I. Algoritmi de segmentare a imaginilor în domeniul vizibil ale pereţilor feţei aval a barajului după

culoare – în scopul identificării şi localizării zonelor cu depuneri de calcită şi a celor cu depuneri organice prezente pe peretele de beton (bazat pe clasificator fuzzy c-means; clasificare Bayesiană cu estimarea ne-parametrică a probabilităţilor condiţionale).

II. Algoritm de prelucrare ale imaginilor color în infraroşu termic – în scopul conversiei culoare – temperatură, pentru evidentierea prezentei infiltraţiilor.

III. Algoritmi de detecţie şi prelucrare a muchiilor – în scopul evidenţierii fisurilor superficiale şi a rugozităţii suprafetelor de beton.

Page 9: PN – III – PTE · - Multiplexoare analogice de câte 16 canale - MUX16 - Modul concentrator de date realizat pe bază de Kit PC NUC Aparatele virtuale de măsură sunt conectate

Sistem inteligent de urmarire a comportarii barajelor prin fuziunea informatiilor DAM-FU

Faza 2 – Raport tehnico-ştiinţific în extenso   Page 7 

Figura 3.7. - Schema-bloc a sistemului DAM-FU SIVI

Imaginile sub-ploturilor feţei aval a barajului stocate în baza de date în domeniul vizibil sunt prelucrate prin algoritmii de tip I şi III, iar imaginile în infraroşu cu algoritmii de tip II. Rezultatele sunt pasate modulelor de prelucrare de nivel înalt (analiză şi interpretare prin fuziunea informatiei) si se utilizează la generarea fişei de observaţii vizuale conform schemei bloc din figura 3.7.

Algoritmii de segmentare a imaginilor în domeniul vizibil pentru pereţii feţei aval a barajului produc următoarele (i)segmentarea bazată pe clasificatorul fuzzy c-means conduce la identificarea regiunilor care apar în urma infiltraţiilor persistente: depuneri de calcită (apar mai albe decât culoarea betonului); depuneri organice (apar mai întunecate decât culoarea betonului, maro închis – negru verzui). (ii)Clasificarea Bayesiană conduce la identificarea strictă a zonelor introduse de depunerile de calcită în cazul unor infiltraţii persistente: depuneri de calcită, independentă de aspectul/conţinutul restului imaginii sub-plotului. Ulterior identificării pixelilor din zonele de calcită, se realizează o prelucrare morfologică de tip închidere a zonei, pentru obţinerea unei regiuni compacte corespunzătoare depunerii de calcită.

Examinarea pereţilor de beton de pe faţa aval în spectrul infraroşu termic furnizează informaţii suplimentare pentru evaluarea infiltraţiilor, complementare informaţiilor deduse din examinarea I.

Detalierea analizelor evoluate ale imaginilor şi a structurilor de informaţii furnizate către staţia STAFI sunt disponibile în delivrabilul D2.3 Documentaţie de execuţie a sistemului de video inspectie SIVI, iar în Anexa 1a se prezintă Schema-bloc a ansamblului algoritmilor de prelucrare a imaginilor – componentă de fuziune şi cuantificare a infiltraţiilor pentru un sub-plot de beton.

3.4. PROIECTAREA STATIEI DE FUZIUNE A INFORMATIEI SI ASISTARE A DECIZIEI STAFI 3.4.1. TRANSFERAREA INFORMAŢIILOR PROVENITE DE LA SISTEMELE SASI, MSFO, SIVI ÎN BAZA DE

DATE STAFI Informaţiile cu care este alimentată staţia de fuziune a informaţiilor de la sistemele colectoarea

de date SASI, MSFO şi SIVI sunt prezentate succint în cele ce urmează. În cazul staţiei SASI, înregistrările cuprind reprezentări tabelare şi grafice pentru valori filtrate,

plauzibile şi mediate, grupate pe câmpuri de măsurare (recomandate de proiectantul barajului). Rata de mediere este aleasă încât să nu se aplatizeze valorile de vârf. Datele sunt stocate în format Excel sau .pdf iar mecanismul de transfer de date este de tip client-server FTP. Periodicita-tea transmisiei automate de date, de la SASI către STAFI, este programabilă, corelată cu relevanţa variaţiei în timp a datelor şi rata impusă prin regulamentele de exploatare a raportărilor.

Modulul MSFO exporta rezultatele măsuratorilor în fişiere tip .pdf, format asigurat de reflectometru OTDR.

Rezultatele procesarii imaginilor în staţia SIVI se exportă sub forma unor fisiere .pdf si/sau fisiere specifice pentru imagini procesate (.jpg, .png, .raw) care cuprind evidenţierea regiunilor cu fenomene anormale şi informaţii calitative si cantitative despre acestea.

Baza de date STAFI descrisă în paragraful 3.4.2 este o bază de date nestructurată (tip MongoDB), ce conţine informaţii multimodale de tipuri şi structuri diferite primite de la staţiile de achiziţii SASI, MSFO şi SIVI.

3.4.2. PROIECTAREA MECANISMELOR DE FUZIUNE ŞI DE ASISTARE A DECIZIEI Staţia DAM-FU STAFI are implementate aplicatiile: (i) Aplicaţia DAM-FU STAFI şi (ii)Server

FTP pentru transferul automat al datelor de la modulele de monitorizare. Aplicaţia DAM-FU STAFI asigură mecanismele pentru vizualizarea şi fuzionarea, de către un

operator autentificat, a informaţiilor multimodale: mărimi fizice provenite de la staţiile de monitorizare SASI, MSFO, şi imagini de la staţia SIVI.

Page 10: PN – III – PTE · - Multiplexoare analogice de câte 16 canale - MUX16 - Modul concentrator de date realizat pe bază de Kit PC NUC Aparatele virtuale de măsură sunt conectate

Sistem inteligent de urmarire a comportarii barajelor prin fuziunea informatiilor DAM-FU

Faza 2 – Raport tehnico-ştiinţific în extenso   Page 8 

Fig.3.8 - Structura aplicaţiei DAM-FU STAFI

Aplicaţia conţine componenta de server şi interfaţă cu utilizatorul: • Pentru componenta server s-a folosit: Node JS +

Express JS, • Baza de date utilizată este: Mongo DB, • Pentru UI – User Interface se foloseşte: Javascript

şi HTML respectiv Bootstrap.

La nivelul serverului s-a ales tehnologia open source, cross-platform Node.JS. JavaScript-ul a fost folosit pentru scripting la nivel de client, prin încorporare în codul HTML al unei pagini Web, putând fi executate de către un motor JavaScript în browser-ul utilizatorului. Tehnologia Node.js permite ca JavaScript-ul să fie folosit pentru scripting la nivel de server. Astfel, scripturile sunt rulate pe server producând un conţinut dinamic al paginii web înainte ca pagina să fie trimisă browserului web al utilizatorului. Node.js are o arhitectură bazată pe evenimente, capabilă de operaţiuni de tip I/O asincron. Opţiunile de proiectare vizează optimizarea capacităţii şi scalabilităţii în aplicaţiiWeb cu mai multe operaţiuni de I/O şi pentru aplicaţii Web în timp real.

Cele mai utilizate categorii de aplicaţii în care folosirea NodeJS este eficientă sunt: (i)Aplicaţii care utilizează operaţii tip I/O; (ii)Aplicaţii de tip Data Streaming;, (iii)Aplicaţii de tip Data Intensive Real-time (DIRT); (iv)Aplicaţii bazate pe APi-uri JSON; (v)Aplicaţii tip Single Page.

Unul dintre avantajele Node.JS este utilizarea mecanismului de streaming a datelor (Data Streaming) care este extrem de eficient în cazul reţelelor lente. Astfel, chiar şi în cazul reţelelor mobile din zone izolate prin folosirea streaming-ului de date Node.js pentru controlul operaţiilor I/O se poate gestiona utilizarea aplicaţiei. Acesta este un avantaj pentru aplicaţia Damfu care va trebui să fie funcţională chiar şi în condiţii de reţea izolată.

La nivelul bazei de date s-a ales tehnologia open source NoSQL MongoDB. Bazele de date NoSQL: stochează date corelate în documente JSON; stochează date fără a specifica o schemă; permite ca datele să fie salvate oriunde, oricând, fără verificare; nu este necesară proiectarea bazei de date; nu este necesară utilizarea cheilor primare, indecşilor; datele pot fi accesate rapid acestea fiind denormalizate. Caracteristici ale MongoDB sunt: (i)indexarea - suportă indici generici secundari, permiţând o varietate de interogări rapide şi oferă facilităţi de indexare unice, compuse, geospaţiale şi full-text; (ii)agregarea - permite construcţia de agregări complexe folosind elemente simple şi permite optimizarea bazei de date; (iii)tipuri speciale de colectare - MongoDB acceptă pachete de date în timp real pentru date expirabile, folosind conceptul de sesiune şi acceptă pachete cu dimensiuni fixe, utile pentru reţinerea datelor recente, cât este nevoie; (iv)stocarea fişierelor - MongoDB suportă un protocol pentru stocarea fişierelor mari şi a metadatelor de fişiere.

Funcţionalităţile aplicaţiei DAM-FU STAFI: • Modulul de administrare – permite administrarea datelor aferente utilizatorilor aplicaţiei, • Modulul de stocare date – permite gestionarea datelor aferente procesului de monitorizare

vizuală a barajelor. În această secţiune pot fi stocate: (i)Descrierea raportului; (ii)Data la care s-a făcut raportul; (iii)Zona de urmărire (dintr-o listă predefinită); (iv)Imaginile reprezentative încărcate în stare brută sau procesate în modulul de procesare a imaginilor. Se are în vedere posibilitatea inserării şi a altor tipuri de fişiere multimedia; (v)Documente PDF – reprezentând alte rapoarte specifice procesului de monitorizare, funcţie de categoria construcţiei hidroenergetice; (vi)Locaţia – harta locaţiei punctului de observare. Fiind dezvoltată în HTML5 şi CSS aplicaţia este full responsive şi, în funcţie de dimensiunea de

afişare permite reorganizarea informaţiilor indiferent de tipul echipamentului mobile/desktop. În delivrabilul D2.4 Documentaţie de execuţie a statiei de fuziune a informatiei STAFI este

detaliată documentaţia de proiectare a acestei staţii, iar în Anexa 1 a prezentului sunt cuprinse interfeţele utilizator principalele.

3.5. REALIZAREA DOCUMENTATIEI TEHNICE Documentaţia tehnică întocmită în cadrul fazei este:

- D2.1.Documentaţie de execuţie a statiei de achiziţie cu senzori încorporaţi SASI - D2.2.Documentaţie de execuţie a modulului de achiziţie cu senzori optici MSFO - D2.3. Documentaţie de execuţie a sistemului de video inspecţie SIVI - D2.4. Documentaţie de execuţie a staţiei de fuziune a informaţiei STAFI. Aceste documentaţii cuprind: (a) părţi scrise (tema tehnică, memoriu tehnic şi standarde de firmă) şi (b) părţi desenate (desene de ansamblu, specificaţii de materiale şi scheme de conexiuni pentru

Page 11: PN – III – PTE · - Multiplexoare analogice de câte 16 canale - MUX16 - Modul concentrator de date realizat pe bază de Kit PC NUC Aparatele virtuale de măsură sunt conectate

Sistem inteligent de urmarire a comportarii barajelor prin fuziunea informatiilor DAM-FU

Faza 2 – Raport tehnico-ştiinţific în extenso   Page 9 

toate staţiile iar pentru staţia SASI scheme electrice şi de echipare module şi plăci (Anexa 3). A fost realizata redactarea 2 a Referenţialul sistemului DAM-FU (delivrabilul D2.5).

3.6. REDACTAREA STANDARDELOR DE FIRMA PENTRU STATIILE SI SISTEMELE PROIECTATE Pentru staţiile SASI, SIVI şi STAFI au fost redactate standardele de firmă, care cuprind

caracteristicile principale, condiţiile tehnice (CT) şi funcţionale şi metodele de verificare aferente componentelor hardware şi software ale acestora.

În cadrul etapei au fost elaborate următoarele delivrabile: a) D2.6.a -Standard de firmă al staţiei SASI, referitor la următoarele componente:

A1 - Modul măsură local parametrii baraj MML şi modulul multiplexor analogic MUX16; a2 - Modulul concentrator de date SASI; a3 - Aplicaţia software DAM-FUSASI de la nivelul concentratorului de date SASI;

b) D2.6.b - Standard de firmă pentru senzori bazaţi pe FO, referitor la componentele: b1 - Modulul MSFO; b2 -TP-FO, Bariera optica pentru Telependul;

c) D2.6.c -Standard de firmă al sistemului SIVI, aplicaţia software DAM-FU SIVI; d) D2.6.d -Standard de firmă al staţiei STAFI şi aplicaţia software DAM-FUSTAFI.

3.7. DISEMINAREA PARŢIALĂ A REZULTATELOR PROIECTULUI

Activităţile de diseminare respectă prevederile impuse de Planul de realizare al proiectului.

3.7.1. TRIMITEREA ÎN ANCHETA A REFERENŢIALULUI – REDACTARE 2. ORGANIZARE MASĂ ROTUNDĂ Referenţialul sistemului DAM-FU Redactarea a 2-a a fost trimis în anchetă la departamentul

UCCH al SC Hidroelectrica SA Sucursala Cluj-Napoca. Observaţiile formulate vor fi luate în considerare pentru redactarea finală.

În data de 14 martie 2017, sub egida proiectului, a fost organizată o masă rotundă în care s-au întâlnit specialiştii departamentului UCCH cu membrii consorţiului DAM-FU. Prezentarea funcţiilor şi arhitecturii sistemului DAM-FU a generat un schimb de opinii între participanţii potenţiali beneficiari şi realizatori care au condus la stabilirea unor aplicaţii software utile personalului de supraveghere, cu interfeţe utilizator sugestive şi uşor de întrebuinţat. Evenimentul a continuat cu o vizită de lucru la Hidrocentrala Tarniţa, unde membrii consorţiului au analizat senzoristica încorporată în baraj şi arealul înconjurător şi staţia de achiziţie date în funcţiune. Vizita a fost utilă permiţând analize legate de amplasarea senzorilor cu fibră optică.

3.7.2. PUBLICAREA DE ARTICOLE LA CONFERINŢE ŞTIINŢIFICE. INTOCMIREA DE MATERIALE DE PREZENTARE ŞI PROMOVARE

In cadrul activităţilor de diseminare au fost publicate articole ştiintifice cu referire la cercetările şi studiile aferente proiectării unor componenta ale sistemului DAM-FU. Astfel un număr de 3 articole au fost prezentate la conferinţe internaţionale de prestigiu, organizate sub egida IEEE, articole ce urmează să fie indexate ISI – Web of Science: 1. Gabriel OLTEAN, Laura-Nicoleta IVANCIU, Mihaela GORDAN, Ioan STOIAN, Istvan KOVACS:

“Predictive model for the horizontal displacement of a dam using autoregressive neural network”, DOI: 10.1109/INES.2017.8118576, IEEE 21st International Conference on Intelligent Engineering Systems 2017 - INES 2017, Larnaca, Cipru, 20-23 octombrie, Electronic ISBN: 978-1-4799-7678-2 2017.

2. Lorant Szolga, Ramona GĂLĂTUŞ, Gabriel OLTEAN, Laura IVANCIU: "Intrusion Detection System Based on Plastic Optical Fiber", IEEE 23rd International Symposium for Design and Technology in Electronic Packaging, SIITME2017, Constanta, Romania, 26-29 oct., 2017.

3. Paul FARAGO, Ramona GĂLĂTUŞ, Cristian FARCAS, Gabriel OLTEAN, Nicoleta TOSA: "Low-Cost Quasi-distributed Position Sensing Platform based on Blue Fluorescent Optical Fiber", IEEE 23rd International Symposium for Design and Technology in Electronic Packaging, SIITME2017, Constanţa, România, 26-29 octombrie, 2017.

Un alt articol a fost publicat intr-o revista cu indexare în baze de date internationale: 1. Alexandru SCROB, Jean-Louis AUGUSTE, Ramona GĂLĂTUS, Lorant SZOLGA, Nicoleta TOSA

”Design For Sensor Based On Suspended Core Microstructured Optical Fiber”, Acta Tehnica Napocensis, Volume 58, Number 3, pp.7-10, septembrie 2017.

Pentru promovarea aplicaţiei DAM-FU a fost realizat un promo video, de prezentare, de 7 minute care se regăseşte la adresa http://damfu.utcluj.ro/.

Page 12: PN – III – PTE · - Multiplexoare analogice de câte 16 canale - MUX16 - Modul concentrator de date realizat pe bază de Kit PC NUC Aparatele virtuale de măsură sunt conectate

Sistem inteligent de urmarire a comportarii barajelor prin fuziunea informatiilor DAM-FU

Faza 2 – Raport tehnico-ştiinţific în extenso   Page 10 

3.8. EXECUTIA PROTOTIPULUI STATIEI DE ACHIZITIE CU SENZORI INCORPORATI SASI - REALIZARE FIZICA (PRODUS)

In baza proiectului Staţiei SASI (D2.1) au fost realizate componentele prototipului acesteia: • Concentatorul de date SASI – prin asamblarea Kitului PC NUC şi elaborarea aplicaţiei software Dam-fu SASI sub mediul LabWindows CVI 2010; • Modulul de măsură şi control local MML format din: (i)cutia modulului cu şir de cleme al automatului programabil S7-1200 cu modulele sale de extensie, (ii)panoul operator HMI Siemens, (iii)blocul de măsurare coarda vibrantă, (iv)media converter pentru comunicaţie pe fibră optică. Componentele MML au fost amplasate în cutia modulului şi au fost cablate electric. Pentru Blocul de măsurare coardă vibrantă, conceput în cadrul proiectului, a fost executat şi echipat cablajul de circuit imprimat PCB. A fost realizat firmware-ul pentru această componentă care cuprinde şi comanda multiplexoarelor. - Modulul multiplexor analogic MUX16 format din: (i)cutia modulului cu şir de cleme, (ii)două blocuri multiplexor analogic cu 8 canale de 4 căi. Componentele MUX16 au fost amplasate în cutia modulului şi au fost cablate electric. Pentru Blocurile multiplexor analogic cu 8 canale de 4 căi, concepute în cadrul proiectului, au fost ececutate şi echipate cablajele de circuit imprimat PCB. În Anexa 2a se prezintă imagini unora din componentele staţiei SASI.

• Telependulul cu senzori fibră optică TP-FO (prezentat în paragraful 3.9) • Modulul măsură cu senori fibră optică MSFO (prezentat în paragraful 3.9).

3.9. EXECUTIA PROTOTIPULUI MODULULUI DE ACHIZITIE (MASURA) SENZORI DIN FIBRA OPTICA MSFO - REALIZARE FIZICA

În baza proiectului modulului MSFO elaborat (cuprins în D2.2) au fost realizate următoarele componente ale prototipului:

• Modulul măsură cu senzori fibră optică MSFO format din: (i)Reflectometru OTDR, (ii)Ansamblu senzor intrinsec fibră optică pentru parametri distribuiţi.

A fost realizat senzorul optic intrinsec cuprinzând două fibre optice din care una fibră cu funcţia de sensing, atenuarea fiind dependentă de tensiuni mecanice iar a doua având rolul de martor. Reflectometrul OTDR face măsurarea atenuărilor în cele două fibre şi transformă diferenţa de atenuare dintre acestea în măsură deplasament. Măsurtorile sunt afişate local ţi exportate în format .pdf. Anexa 2c prezintată imagini ale modulului MSFO în timpul unor experimentări.

• Bloc funcţional cu senzori fibră optică pentru Telependulul TP-FO. Telependulul, realizat anterior de IPA, a fost modernizat prin introducerea barierei optice reproiectate. S-a proiectat şi executat blocul funcţional “barieră optică” cu senzori optici intrinseci, care prezintă o imunitate crescută la perturbaţii şi asigura o acuitate mai mare la detectarea firului pendul montat în baraj. Acest bloc înlocuieşte în Telependulul TP 101 produs de IPA bariera optică cu led / fototranzistor.

3.10. EXECUTIA PROTOTIPULUI SISTEMULUI DE VIDEI INSPECTIE SIVI - REALIZARE FIZICA Staţia de videoinspecţie SIVI permite stocarea imaginilor captate în scopul postprocesării,

interpretarării şi diagnosticării vizuale a stării barajului. Aplicaţia DAM-FU SIVI este implementată în mediul de programare Borland C++ Builder şi utilizează baze de date SQL 2005 Server.

Interfaţa DAM-FU SIVI este implementată prin utilizarea cadrelor de pagină (obiect container care poate conţine mai multe pagini), controale care permit extinderea suprafetei ecranului, plus conţine diferite controale. Ecranul principal are controlul de navigare în baza de date (în colţul din stânga-sus) care permite utilizatorului să selecteze, să modifice, să adauge, sau să şteargă inregistrări în baza de date, înregistrări ce conţin datele cu privire la prelucrările vizuale efectuate. În Anexa 2 sunt prezentate câteva interfeţe utilizator ale aplicaţiei.

Figura 3.9 - Interfaţa ecranului de gestiune a inspecţiilor vizuale – pagina imagini

Page 13: PN – III – PTE · - Multiplexoare analogice de câte 16 canale - MUX16 - Modul concentrator de date realizat pe bază de Kit PC NUC Aparatele virtuale de măsură sunt conectate

Sistem inteligent de urmarire a comportarii barajelor prin fuziunea informatiilor DAM-FU

Faza 2 – Raport tehnico-ştiinţific în extenso   Page 11 

3.11. INCERCARI SI VALIDARI ALE COMPONENTELOR SISTEMULUI - PARTE 1 În cadrul delivrabilului D2.6.a, pentru verificarea condiţiilor tehnice de calitate privind aptitudinile

de functionare ale aplicaţiei software DAM-FU SASI, s-au definit încercările pentru verificarea: a)configurării topologice amplasamente senzori; b)vizualizării amplasării senzorilor în câmpuri de măsurare; c)citirii mărimilor primare ale măsuratorilor efectuate; d)afisarii tabelare şi a generarii de rapoarte medii zilnice, lunare, anuale din valorile istorice ale măsuratorilor efectuate; e)generării rapoartelor măsuratorilor efectuate,grupate pe câmpuri de măsurare, sub formă tabelară şi grafică (format Excel) f)alimentării automate a staţiei STAFI cu rapoartele Excel create.

3.11.1. PROBE ŞI INCERCARI MODULUL SASI În cadrul acestei activităţi au fost realizate verificări ale statiei de achizitie cu senzori incorporati

conform condiţiilor tehnice din Standardul de firmă al staţiei SASI pentru aplicaţia software. Au fost verificate cele 6 teste

pentru încercările software şi ele au corespuns cerinţelor impuse. Încercările au fost efectuate în condiţii de laborator. În materialul prezent exemplificăm parţial încercarea c) ”Verificarea citirii mărimilor primare ale măsuratorilor efectuate”. Pentru realizarea încercării se alege din meniul aplicaţiei SASI interfaţa Achiziţie -> tabul Citire achiziţie -> butonul Citirea tuturor traductoarelor iar rezultatele obţinute sunt prezentate şi afişate în figura 3.10.

Figura 3.10. – Verificarea citirii mărimilor primare – testul c

3.12. CHELTUIELI INDIRECTE AFERENTE ANULUI 2018 (ACTIVITATI A3.1-A3.6) Aceste cheltuieli sunt evidenţiate în documentele economice ale etapei.

4. CONCLUZII În cadrul etapei s-a realizat proiectarea subansamblelor sistemului DAM-FU şi s-au realizat fizic

prototipurile staţiilor SASI, SIVI şi a modulului MSFO. S-au dezvoltat aplicaţiile software DAM-FU MML, DAM-FU TP-FO (sub mediul Siemens TIA Portal 13), DAM-FU SASI (mediul de dezvoltare LabWindows CVI 2010), DAM-FU SIVI (mediul Borland C++ Builder), DAM-FU MSFO (dezvoltat sub viewer/editor EXFO) şi DAM-FU STAFI (aplicaţie web, server: Node JS + Express JS, baza de date: Mongo DB, interfaţa: Javascript, HTML şi Bootstrap). Pentru staţiile şi modulele realizate, precum şi aplicaţiile software aferente, au fost concepute standardele de firmă, prin care se prezintă caracteristicile tehnice şi metodele de verificare, Referenţial redactarea a doua precum şi probe de încercări şi validări parţiale pentru staţia SASI.

Acţivităţile de diseminare au vizat mediul economic (prin trimiterea în anchetă a Referenţialului sistemului DAM-FU redactarea 2 şi organizarea unei mese rotunde cu reprezentaţii potenţialilor beneficiari) şi mediul academic (prin redactarea şi prezentarea a 3 articole la conferinţe internaţionale de prestigiu, organizate sub egida IEEE, articole ce urmează să fie indexate ISI – Web of Science şi publicarea unui articol într-o revistă indexată BDI).

Toate delivrabilele prevăzute (D2.1-D2.8) au fost întocmite şi sunt accesibile pe site-ul actualizat al proiectului la adresa http://www.automation.ro/damfu/ secţiunea Rezultate proiect. Realizările acestei etape pot fi vizualizate (în captari de imagini) in Anexele prezentului material.

În concluzie activităţile prevăzute în această etapă au fost realizate în totalitate, iar rezultatele lor susţin trecerea la etapa a treia: „Integrarea sistemului. Încercări de produs”.

Cluj-Napoca, 5.12.2017

Director de proiect, CS I. Ioan STOIAN