Studentská grantová soutěž - předchozí roky

Sběr a zpracování dat z rozsáhlých distribuovaných systémů

SP2011/45

Koziorek Jiří prof. Ing., Ph.D.

01. 01. 2011 - 31. 12. 2011

Základním tématem projektu je výzkum metod sběru, archivace a zpracování dat z rozsáhlých měřicích systémů určených pro různé typy aplikací. Členové řešitelského týmu se dlouhodobě zabývají touto problematikou a tým má předpoklady dále rozvíjet výzkumné aktivity v této oblasti. Projekt je zaměřen na tři dílčí oblasti, ve kterých chce řešitelský tým rozvíjet metody sběru, archivace a zpracování dat: 1. Sběr, archivace a zpracování dat ze systémů pro měření elektrických/fyzikálních veličin z různých typů lokalit. Jednat se o měření teplot ve vrtech pro tepelná čerpadla, v odvalech po hornické činnosti, měření veličin v geologických lokalitách vyžadujících sanaci, měření veličin ve fotovoltaických elektrárnách apod. Elektrické/fyzikální veličiny jsou měřeny distribuovaným systémem senzorů, naměřená data jsou koncentrována do jednoho centrálního úložiště, kde probíhá jejich analýza, predikce dalšího vývoje a hlavně případná okamžitá reakce na alarmní stavy. Stejným principem je velmi vhodné uvedené území pokrýt síti senzorů, které sledují kvalitu ovzduší, především se jedná o měření koncentrací nebezpečných plynů, jako jsou CH4, CO, CO2 aj. Systémy pro uvedený monitoring vyvíjí členové řešitelského týmu již několik let ve spolupráci s průmyslovými partnery a tato oblast je velice perspektivní další výzkumné aktivity. Cílem řešení tohoto bodu je tedy rozvoj systému pro sběr, archivaci a zpracování dat. Na vývoji uvedeného systému řešitelský tým dlouhodobě pracuje, v rámci předloženého systému bude cílem zejména zobecnění a zvýšení flexibility systému pro uvedené typy aplikací a pro snadné rozšíření o další typy. Přínosem řešení bude vytvoření systému pro dlouhodobý monitoring a archivaci dat, který bude poskytovat data pro jejich následnou analýzu. 2. Sběr, archivace a zpracování dat ze systémů pro měření odběrů energií a surovin. Jedná se o výzkum systémů získávání informací z distribuovaných měřicích systém, kde jsou data získávána detekcí a zpracováním obrazového signálu z mechanických měřicích přístrojů. Specifikem v těchto aplikacích je fakt, že detekce a zpracování signálu musí probíhat v reálném čase s minimálními nároky na výkon procesoru při aplikaci algoritmů obsahujících hranovou detekci, rozdělení na samostatné celky v obraze, rozpoznání vzorů z tabulky vzorů, umělou inteligenci a další prvky pro rozpoznání předmětů a prvků v obraze. Předpokládá se rovněž provedení simulace a návrh metodiky zpracování obrazu. Pro uvedenou aplikaci bude realizován vývoj vestavěného systému s požadavkem na minimální spotřebu energie a nízkou cenu. Cílem řešení je implementace těchto algoritmů do vestavěných řídicích systémů, což zahrnuje specifické a omezující parametry. Pro implementaci algoritmů budou použity výhradně mikroprocesory a digitální signálové procesory DSP. 3. Třetí oblastí je sběr a zpracování dat v průmyslových řídicích systémech. Měřená data v této oblasti budou sloužit pro identifikaci systémů, pro které má být navrženo řízení. Na základě této identifikace budou zkoumány možnosti realizace klasických i moderních řídicích a optimalizačních algoritmů na vybraných hw platformách, konkrétně na programovatelných automatech (PAC/PLC) firmy Siemens a ICPDAS. Cílem řešení tohoto bodu bude návrh a realizace měřicích, řídicích a optimalizačních algoritmů na vybraných hardwarových platformách, a to pro systémy, jejichž popis vychází z identifikace na základě naměřených dat. Přínosem projektu bude výzkum a vývoj v oblasti syntézy regulačních obvodů, přičemž bude využito dat získaných v rámci řešení první části navrhovaného projektu.

doc. Ing. Štěpán Ožana, Ph.D.
doc. Ing. Radovan Hájovský, Ph.D.
Ing. Zdeněk Macháček, Ph.D.
prof. Ing. Pavel Nevřiva, DrSc.
Ing. Blanka Filipová, Ph.D.
prof. Ing. Jiří Koziorek, Ph.D.
Ing. Michal Tutsch
Ing. Jiří Kocián, Ph.D.
Ing. Martin Pieš, Ph.D.
Ing. Petr Vojčinák, Ph.D.
Ing. Radim Hercík, Ph.D.
Ing. Roman Slabý
Bc. Michal Majerčík
Ing. Tomáš Vavrla

Cílem projektu je další rozvoj řešení, na kterých řešitelský tým pracoval v předchozích letech. Důraz bude kladen na podporu publikačních aktivit, aktivit vedoucích k registracím výsledků VaV a na motivaci studentů doktorského a magisterského studia k zapojení se to těchto aktivit. Projekt navazuje na projekt SGS2010 „Vývoj a využití nových metod pro návrh a realizaci embedded systémů“, ale zejména na řadu výzkumných aktivit realizovaných týmem v minulých letech podpořených jinými typy projektů (MSK, dar firmy ČEZ apod. ) a z velké části také formou HS. U těchto projektů byly v minulosti dosti omezené možnosti zejména na publikaci výsledků, proto je předložený projekt zaměřen zejména na podporu publikace výsledků.
Konkrétní cíle řešení projektu jsou uvedeny také v bodě „Předmět výzkumu v rámci projektu“.
Předpokládaným výsledkem projektu bude 10 publikací na kvalitních konferencích (zejména Springer a IEEE, které budou indexovány v databázi Thomson ISI Proceedings) a prioritou řešitelského týmu bude rovněž pokusit se o publikaci výsledků v časopisech s IF. Řešitelé předpokládají registraci 5-10 užitných vzorů, funkčních vzorků nebo software.
Výzkumné aktivity projektu mají vazbu na výzkum jiných kateder FEI (zejména 460 a 410), řešitelé předpokládají prohloubení spolupráce s těmito pracovišti na uvedených aktivitách.

Časový harmonogram řešení projektu
Leden 2011 – Zahájení řešení, analýza výsledků předchozích výzkumných aktivit, návrh postupů prací pro rok 2011, sestavení plánu publikačních aktivit a plánu registrace výsledků VaV.
Únor - Březen 2011 – Analýza metod sběru a archivace dat z uvedených systémů.
Březen – Říjen 2011 – vývoj systému pro sběr, archivaci a zpracování dat vzhledem ke zvyšování jeho otevřenosti a flexibility, výzkum metod získávání obrazového signálu z mechanických měřicích přístrojů s detekcí geometrických prvků a předmětů pro průmyslové využití. Výzkum optimalizačních algoritmů a jejich implementace na vybraných hardwarových platformách.
Listopad 2011 – Zpracování a ověřování výsledků.
Prosinec 2011 – Závěrečné hodnocení projektu, revize výsledků, tvorba závěrečné zprávy.

V průběhu celého roku 2011 budou kromě výše uvedených aktivit probíhat činnosti vedoucí k publikaci výsledků a jejich včasné registraci formou užitných vzorů, funkčních vzorků, software případně dalších.