PN – III – PTE - automation.ro · liniar antrenat de un motor pas cu pas, până la detectarea firul pendul. Calculul coordonatei se Calculul coordonatei se realizează prin numărarea

Sistem inteligent de urmărire a comportării barajelor prin fuziunea informaţiilor DAM-FU

Raport final

PN – III – PTE

Raport final

pentru proiectul

SISTEM INTELIGENT DE URMĂRIRE A COMPORTĂRII BARAJELOR PRIN FUZIUNEA INFORMAŢIILOR

Contract nr. 45 PTE / 2016

Termen de predare: 30 septembrie 2018

CO-SC IPA SA: cs I ing. Ioan STOIAN cs I ing. Florian UDRESCU cs II ing. Istvan KOVACS cs II ing. Dorina-Iuliana CĂPĂŢÎNĂ

cs II inf. Ovidiu-Vasile GHIRAN cs III ing. Béla-Zoltán GYURKA

P1-Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca: Prof.Dr.ing. Gabriel OLTEAN Conf.Dr.ing. Mihaela GORDAN Conf.Dr.ing. Bogdan ORZA Conf.Dr.ing. Ramona-Voichiţa GĂLĂTUŞ Sl.Dr.ing .Camelia FLOREA Sl.Dr.ing. Lorant SZOLGA Sl.Dr.ing .Laura-Nicoleta IVANCIU

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


Raport final

Cuprins

1. Obiectivele prevazute/realizate ............................................................................. 1 1.1. Generalităţi .......................................................................................................................... 1 1.2. Obiectivele prevăzute .......................................................................................................... 1 1.3. Obiectivele realizate ............................................................................................................ 1

1.3.1. Dezvoltarea şi realizarea prototipului unui sistem modular, configurabil, destinat urmăririi comportării IHC ........................................................................................................... 1 1.3.2. Elaborarea şi avizarea documentaţiei de execuţie şi a standardului de firmă şi execuţia modulelor prototipului ................................................................................................................ 6 1.3.3. Dezvoltarea şi implementarea aplicaţilor software funcţionale ........................................ 6 1.3.4. Validarea în condiţii de funcţionare similare celor reale (TRL6 ) a prototipului şi a aplicaţiilor software aferente ....................................................................................................... 6

2. Gradul de atingere a rezultatelor estimate ........................................................... 7 3. Prezentarea şi argumentarea nivelului de maturitate tehnologică (TRL) la finalul proiectului .......................................................................................................... 7 4. Modul de atribuire şi exploatare de către parteneri a drepturilor de proprietate8 5. Realizările economice şi/sau tehnologice obţinute la finalul proiectului comparativ cu obiectivele propuse în planul de afaceri ............................................ 8

5.1. Implicatii ale dezvoltarii sistemului asupra stategiei IPA ................................................... 9 5.2. Obiective vizate din Planul de Afaceri (PA) ....................................................................... 9

6. Impactul rezultatelor obţinute. Cel mai semnificativ rezultat obţinut ................ 9 7. Prezentare succintă a rezultatelor ...................................................................... 10 8. Concluzii ............................................................................................................... 10


Raport final Page 1.

1. Obiectivele prevăzute/realizate

1.1. GENERALITATI Scopul proiectului este dezvoltarea unui sistem/produs complex, modular, destinat

supravegherii barajelor şi a altor infrastructuri hidrotehnice critice (IHC) în scopul asigurării securităţii acestora. Infrastructurile hidrotehnice critice cuprind: diguri, stăvilare, canale aducţiuni, castele de echilibru, descărcători de ape mari, galerii, etc.

Proiectul s-a desfăşurat 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. Proiectul DAM-FU este bazat pe rezultatele obţinute (nivel TRL4) în cadrul proiectului de cercetare-dezvoltare din Programul National CEEX, proiect FUZIBAR ctr. 705/2006, din a cărui echipă de realizare au făcut parte partenerii actualului proiect: IPA SA (coordonator CO) şi Universitatea Tehnică Cluj-Napoca (partener P1).

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.

1.2. OBIECTIVELE PREVAZUTE Obiectivele tehnice specifice propuse prin proiect sunt: Obiectivul 1 - Dezvoltarea şi realizarea prototipului unui sistem modular, configurabil, destinat urmăririi comportării IHC Obiectivul 2 – Elaborarea şi avizarea documentaţiei de execuţie şi a standardului de firmă şi realizarea prototipurilor Obiectivul 3 – Dezvoltarea şi implementarea aplicaţilor software funcţionale Obiectivul 4 – Validarea în condiţii de funcţionare similare celor reale (TRL6) a prototipului şi a aplicaţiilor software aferente produsului-sistem.

Sistemul inteligent de urmărire a comportării barajelor prin fuziunea informaţiei şi asistare a deciziei este un ansamblu hardware şi software cu următoarele componente: i)Staţia de achiziţie pentru senzori încorporaţi SASI, ii)Modulul de achiziţie (măsură) pentru senzori optici, iii)Staţia de video inspecţie SIVI şi iv)Staţia de fuziune a informaţiei şi asistare a deciziei STAFI.

1.3. OBIECTIVELE REALIZATE

Aceste obiective au fost îndeplinite prin realizările prezentate în paragrafele 1.3.1-1.3.4.

1.3.1. DEZVOLTAREA ŞI REALIZAREA PROTOTIPULUI UNUI SISTEM MODULAR, CONFIGURABIL, DESTINAT URMĂRIRII COMPORTĂRII IHC Obiectivul 1 a fost realizat prin conceperea unui sistem complex modular, denumit DAM-FU, ce asigură achiziţionarea, prelucrarea datelor furnizate de diverse categorii de senzori, realizând fuziunea informaţiilor multisenzoriale, provenite de la diverse familii de senzori încastraţi în baraje şi informaţii multimodale de tip imagini prelucrate, prin tehnici computer vision şi alte informaţii (topometrice, etc) provenite din hidroamenajare pentru evidenţierea anumitor defecte.

Sistemul este compus din următoarele subsisteme: i)Staţie de achiziţie şi prelucrare date senzori şi traductori IHC – SASI; ii)Sistem de video inspecţie IHC – SIVI; iii)Staţie de prelucrare şi fuziune a informaţiilor pentru analiza comportării IHC – STAFI. Pentru fiecare susbsistem a fost proiectată şi implementată câte o aplicaţie software (conform obiectivului 3 propus). Aplicaţiile sunt prezentate în continuare pentru realizarea vederii de ansamblu a sistemului complex DAM-FU.

Sistemul DAM-FU are o structură modulară formată din: A. Staţia SASI – staţie de achiziţie, tip data logger, pentru senzorii încorporaţi în construcţiile hidrotehnice (în baraj şi/sau în alte construcţii aferente amenajării hidrotehnice). Are în componenţă următoarele module: (i)Concentrator de date tip PC-proces; (ii) Modul de măsură şi control local MML; (iii) Module multiplexor analogic MUX 16. Are funcţii de: i)măsură, achiziţie date de la senzorii încorporaţi; ii)concentrare date provenite de la traductorii inteligenţi; iii)prelucrare primară şi stocare date; iv) transmisie de date tip Ethernet la nivelele superioare de urmărire şi analiză. Comunicaţiile între modulele staţiei, precum şi cu următorii traductorii inteligenţi (IED), este de tip Ethernet pe suport optic:



- MSFO - modul senzori intrinseci cu fibră optică, bazat pe măsurarea mărimilor fizice (deplasări, presiuni, etc) prin localizarea şi măsurarea variaţiei parametrilor transmisiei optice;

- TP-FO – Telependul omologat tip IPA, modernizat prin introducerea unui sensor optic intrinsec pentru bariera optică. Descrierea modulelor Staţiei SASI de achiziţie pentru senzori şi traductori încorporaţi: - Concentrator date, calculator tip PC proces are rolul de achiziţie, prelucrare primară şi stocare a datelor primite de la modulele de măsură MML, şi de la traductoarele tip IED. Asigură transmiterea fişierelor de date la Staţia STAFI prin conectivitate tip Ethernet. Este realizat cu INTEL BOX NUCC7Ii7BNH, caracteristici: ►Procesor INTEL Core i7-7567U, 4 GHz Turbo, Dual Core 4 MB cache, 28W TDP; ►Adaptor video: Intel Iris Plus; ►Memorie RAM: 2xDDR4, 32 GB, 2133MHz, 1.2V; ►Capabilităţi stocare: Micro SDXC slot cu support UHS; ►Porturi: Intel Gigabi LAN, 3xUSB, 4 Super Hi-Speed USB 3.0, ►RAM: 8GB, 2133MHz DDR4; ►HDD: 500GB 7200rpm; ►Display; ►Sistem operare: WINDOWS 10

Figura 1 – Staţia SASI cu modulele MML şi MUX 16- Modul de măsură şi control local – MML este o unitate microcontrolată de tip PLC Siemens şi are funcţii de comandă pentru multiplexare şi măsură pe bus-ul analogic, memorare date temporale şi de transmisie date la concentratorul de date; Poate comanda până la 16 module multiplex analogic tip MUX16; are în componenţă modulele adaptor de masură pentru sensorii tip coarda vibrantă CV şi discedimetru, module proiectate de IPA. PLC-ul este compus din: Unitatea centrală, CPU 1212 cu 8 intrări şi 5 ieşiri numerice; modul I/O digitale tip SM 1222 cu 8 ieşiri; modul intrări analogice rezistive SB 1231 RTD; modul interfaţă operator tip KTP 400; modul comunicaţie RS485- CP1241; Switch Ethernet CSM 1277 cu 4 porturi; Media convertorGT-805A. Măsuratorile pentru sensorilor rezistivi sunt asigurate de modulul analogic al PLC-ului. Sensorii de tip coardă vibrantă şi discedimetru sunt conectati la PLC prin intermediul blocurilor de adaptare şi măsurare coarda vibrantă CV respectiv discedimetru DSC, proiectate şi realizate de IPA. Din punct de vedere mecanic, modulul MML este montat intr-o cutie etanşă IP55, presetupe IP 65 pentru cablurile de conexiuni şi uşa de acces cu panou operator. În memoria nevolatilă a unităţii centrale PLC este implementat programul de aplicaţie MML Damfu dezvoltat sub mediul de programare STEP7-TIA Portal V13. - Module tip multiplexor analogic MUX 16 (16/4) asigură multiplexarea prin relee, a unor grupe de 16 sensori. Semnalul analogic de la senzori este direcţionat către modulul MML printr-un bus-ul analogic de măsură cu patru fire. Pot fi montate pana la 16 module de acest tip iar comanda este asigurată de modulul MML pe port serial RS485 si/sau bus comanda cu 8 linii semnal digital extins (24V). Din punct de vedere mecanic, modulul MML este montat în cutie etansa IP55, presetupe IP 65 pentru cablurile de conexiuni şi uşa de acces pe care este montat panoul de operare. Descrierea modulelor IED conectate la SASI - Modulul MSFO cu fibră optică (FO), are la bază un reflectometru optic (OTDR – Time Domain Reflectometer) care măsoară atenuarea în FO. Cu ajutorul unui tronson de fibră optică şi un sistem mecanic elastic de îndoire, FO formând o buclă cu geometrie variabilă, s-a realizat functia sensing pentru măsurare a deschiderilor dintre rosturi.

Fibra optică se montează pe baraj cu bucla în dreptul rosturilor dintre ploturi. Deplasarea barajului modifică atenuarea fibrei corelat cu mărimea deschiderii rostului. Domeniul de măsurare al acestui senzor este de 0-7mm el asigurând o rezoluţie de măsurare de +/- 0.5mm care se conectează la OTDR în vederea măsurării atenuării introduse de fibra optică. Senzorul a fost etalonat în laborator cu ajutorul unui acuator liniar de precizie opţinându-se graficul de etalonare atenuare /deplasare prezentat în figura 2.

Figura 2 – Grafic de de etalonare atenuare /deplasare

Telependul cu senzori Fibra Optică TP-FO (fig 3) este varianta modernizata a telependului TP-IPA, prin introducerea barierei cu FO. IED-ul asigură măsurarea automată a deplasări corpului



construcţiei faţă de firul pendul direct sau invers montat în baraj, pe două direcţii ortogonale: amonte-aval şi mal stâng-mal drept. Telependulul are în compunere:

Modul măsură opto-mecanic cu senzori barieră optică cu FO, care constă în dispozitive opto-mecanice de măsură a coordonatelor firului pendul, pe două axe ortogonale X şi Y. Fiecare dispozitiv de măsurare este format dintr-un senzor de tip barieră optică, deplasat de un actuator liniar antrenat de un motor pas cu pas, până la detectarea firul pendul. Calculul coordonatei se realizează prin numărarea paşilor motorului şi conversia lor în milimetri. Modulul de comandă telependul este montat în cutie etansa IP55, cu capac rabatabil pentru acces şi presetupe pentru cablurile de conexiuni. Are în componenta: a)Modul unitate centrală de comandă realizat cu automatul programabil CPU 1214 din familia SIMATIC S7-1200 SIEMENS. Programul de aplicaţie este dezvoltat sub mediul de programare STEP7-TIA Portal V13. b)Modul interfaţă operator de tip KTP 400 c)Modul comunicaţie RS485-CP1241 d)Switch Ethernet CSM 1277 cu 4 porturi; e)Media convertor Ethernet/FO GT-805A f) Sursă 5Vcc, 1,5A; g)Blocul driver motoare pas cu pas MPP Rezultatele măsurătorilor sunt stocate local şi transmise staţiei SASI sau devin accesibile pe conexine internet. Figura 3. – Schiţă telependulului TP-FO

a) Aplicaţia DAM-FU SASI este implementată în limbaj C sub mediul LabWindows CVI 2010. Principalele funcţii pe care le asigură sunt: configurare topologică a amplasamentelor senzorilor; vizualizare a am-plasării senzorilor în câmpuri de măsurare; comandă a măsurătorilor; măsurare, achi-ziţie, stocare şi transmisie date de la modulul de măsură local (MML), afişare tabelară, gene-rare de rapoarte medii zilnice, lunare, anuale din valorile istorice ale măsuratorilor, generare a rapoartelor măsu-ratorilor efectuate, grupate pe câmpuri de măsurare, sub formă tabelară şi grafică şi în format Excel, alimentare automată a staţiei STAFI cu rapoartele Excel create.

Figura 4 – Interfaţă operator de vizualizare grafică a măsuratorilor Tabelul nr. 1 – Task-urile aplicaţiei Damfu-SASI Denumire task Descrierea funcţiei realizate

CONFIGURARE - implementeaza un editor pentru descrierea topologiei barajului şi arealului înconjurător - asignează referinţa topologică a traductoarelor

COMANDA - implementează un mecanism automat de startare a măsurătorilor pe baza unui program predefinit - lansează comenzi de citire la cerere operator

MĂSURĂ - gestionează achiziţia, prelucrarea, stocarea şi validarea datelor provenite de la senzorii conectaţi - etalonează mărimile citite

VIZUALIZARE - asigură vizualizarea sub formă tabelară şi grafică a mărimilor instantanee în format primar şi ingineresc - asigură un mecanism de accesare a datelor istorice şi vizualizare la diverse scale temporale

COMUNICATIE - prelucrează datele achiziţionate sub forma unor fişiere mediate - transferă datele prelucrate către staţia STAFI



Pachetul software denumit MSFO-OTDR ruleaza aplicaţia „OTDR”, pe calculatorul SASI pentru modulul MSFO. În cadrul aplicaţiei se deschid fişierul (cu extensia „.sor”) de la măsurătoarea curentă a echipamentului OTDR şi fisierul Excel cu numele „Deplasare OTDR” unde se introduce atenuarea citita anterior, care este convertita în deplasare exprimata în mm. Se salveaza fisierul „.sor” şi cel „.xml” în format .pdf, după care se concateneaza intr-un singur fisier sub denumirea „MSFO_Nume Baraj_zz.ll.aaaa”. Acest fisier se trimite prin FTP la STAFI.

B. Staţia SIVI – sistem de videoinspecţie - permite stocarea postprocesarea şi interpretarea imaginilor captate anterior în amenajarea hidrotehnică în vederea diagnosticării vizuale a stării barajului şi generării raportului de inspecţie vizuală. Prin algoritmi specifici sunt detectate depuneri de calcita,infiltratii de apa,deteliorari ale suprafetei barajului . Pachetul de programe de aplicaţie pentru staţia SIVI rulează pe un calculator PC având următoarele caracteristici: procesor INTEL Core i7-7567U, 3,5 GHy la 4 GHy Turbo, Dual Core 4 MB cache, 28W TDP; Adaptor video:Intel Iris Plus graphics 650; 1xHDMI; 3x USB. Memorie RAM: 2xDDR4, 32 GB; Capabilităţi stocare: Micro SDXC slot cu support UHS;Conector tip M.2; 3xSATA pentru conectare la 2,5 HDD;Porturi: ►Intel Gigabi LAN; ►3x USB; ► Super Hi-Speed USB 3.0; ►Intel Dual Band Wireless_AC 8265 (802.11 ac); ►Dual Mode Bluetooth 4.2; RAM: 8GB, 2133MHz DDR4; HDD: 500GB 7200rpm; Sistem operare: WINDOWS 10.

b) Aplicaţia DAM-FU SIVI este realizată în limbaj C în scopul stocării, postprocesării, interpretării imaginilor captate pentru realizarea unui raport de inspecţie vizuală. Aceasta are funcţii de: gestiune a imaginilor în cadrul inspecţiilor vizuale asociate unei lucrari, editare/adnotare pe imaginea selectie (trasare linii şi dreptunghiuri), extragere valori numerice/ măsurători a distanţei dintre doua puncte/ aria regiunilor dreptunghiulare, procesare imagine în vederea imbunatatirii contrastului, analiza pentru detectia şi cuantificarea depunerilor de calcită din imagine, fuziune a imaginilor în spectrul vizibil şi infrarosu pentru determinarea severitatii infiltratiilor în corpul barajului, examinare şi diagnoza semi-supervizata a starii suprafetei de beton a peretilor barajelor, generare a rapoartelor inspecţiilor vizuale asociate unei lucrari, cu includerea informaţiilor de tip text, rezultatelor numerice şi a imaginilor rezultate prin prelucrare/ segmentare (format .pdf). Figura 5 – Raport de inspecţie vizuală pentru localizarea şi cuantificarea depunerii calcitei

Tabelul nr. 2 – Task-urile aplicaţiei Damfu-SIVI Denumire task Descrierea funcţiei realizate

GESTIUNE IMAGINI - selectie imagini multiple; - previzualizare imagini; - adaugare/stergere imagini; - selectie zona de interes pe imagine; - salvare/pastrare set de imagini curente in directorul raportului;- plasare/localizare selectie pe baraj - definire unitate de baza

EDITARE IMAGINE - masurarea dist. dintre doua puncte prin trasarea unor linii pe imagine. - evidentierea unor zone pe imagine prin trasarea unor regiuni dreptungiulare

PROCESARE IMAGINE - realizarea unei modificari/procesare a contrastului - imaginile procesate pot devenii imagini curente - pe care se por face operatii ulteriore

ANALIZA CALCITA - detectia/cuantificarea depunerilor de calcita de pe suprafata peretilor barajului ANALIZA INFILTRATII - fuziunea imaginilor în spectrul vizibil şi infrarosu

- detectia infiltratiilor în corpul barajului; - estimarea severitatii infiltratiilor EXAMINARE STARE SUPRAFATA

- analiza de imagini pentru diagnoza starii de deteriorare a suprafetei de beton a peretilor barajului în functie de rugozitatea suprafetei

RAPORTARE - generare fisa de observatii vizuale notate manual, rezultatul analizei



C. Staţia STAFI - de fuziune a informaţiei şi asistare a deciziei fuzionează informaţii procesate, multisensoriale şi multimodale, primite de la Staţiile SASI şi SIVI şi asigură mediul virtual sub care se pot genera rapoarte de monitorizare complexă, prin intermediul unei interfeţe integrate la nivelul generatorului de rapoarte. In acest scop a fost dezvoltata o aplicaţie software de tip web ce rulează folosind: i)pentru componenta server: Node JS - node-v6.11.0-x64 + Express JS; ii)baza de date: Mongo DB – 3.4.5, iii)pentru interfaţa utilizator: Javascript şi HTML respectiv Bootstrap. Configuraţia sistemului de calcul de tip server necesar pentru ca aplicaţia să ruleze este Intel Xeon E5-2440, 2.4 GHz – dual core; memorie 4GB; capacitate de stocare minim 128 GB, (recomandat 512 GB); interfaţă de reţea Gigabit; placă video integrată; periferice; sistem operare Windows 2016 Server – standard edition.

c) Aplicaţia aferenta staţiei de fuziune STAFI S-au realizat două componente: i)Aplicaţia web DAM-FU STAFI, ii)Server FTP pentru transferul automat al datelor de la modulele de monitorizare i) Aplicaţia DAM-FU STAFI conţine componenta de server şi interfaţa cu utilizatorul (figura 6) Funcţionalităţile aplicaţiei DAM-FU STAFI sunt:

Figura 6 - Structura Aplicaţiei DAM-FU STAFI

- administrarea utilizatorilor – permite vizualizarea, inserarea şi ştergerea utilizatorilor; - vizualizarea rapoartelor de monitorizare – permite vizualizarea listei tuturor rapoartelor realizate.

Prin selectarea unui raport se vizualizează toate informaţiile aferente raportului selectat; - inserarea unui raport de inspecţie vizuală. La inserarea unui nou raport se stochează:

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, v)Documente EXCEL/PDF– reprezentând rapoarte cu măsurători de la senzori sau alte rapoarte specifice procesului de monitorizare, vi)Locaţia – harta locaţiei punctului de observare.

- editarea unui raport de inspecţie vizuală – permite editarea sau actualizarea informaţiilor aferente raportului de inspecţie vizuală.

ii) Serverul FTP necesar transferului automat al datelor de la modulele de monitorizare - La nivelul serverului (Windows 2016 Server) s-a activat rolul de FTP server cu setările implicite. Pentru fiecare modul de monitorizare va fi configurată localizarea pe serverul FTP specifică cum ar fi: SasiDamfu, MsfoDamfu, SiviDamfu. Detalierea acestei structuri este făcută în documentaţie de execuţie a staţiei de fuziune a informaţiei STAFI.

Aplicaţia DAM-FU STAFI aferentă staţiei de prelucrare şi fuziune a informaţiilor conţine componenta server şi interfaţa cu utilizatorul (vezi figura 7). Funcţionalităţile aplicaţiei sunt: de administrare a utilizatorilor, de vizualizare a rapoartelor de monitorizare, de inserare a unui raport de inspecţie vizuală, de editare a unui raport de inspecţie vizuală. La inserarea unui nou raport se stochează: i) Descrierea raportului, ii)Data la care s-a făcut raportul, iii)Zona de urmărire (dintr-o listă predefinită), iv)Imaginile reprezentative încăr-cate în stare brută sau procesate în modulul de procesare a imaginilor, v) Documente PDF – reprezentând alte rapoarte spe-cifice procesului de monito-rizare, funcţie de categoria construcţiei hidroenergetice, vi)Locaţia – harta locaţiei punctului de observare.

Figura 7 – Vizualizarea unui raport în aplicaţia STAFI



1.3.2. ELABORAREA ŞI AVIZAREA DOCUMENTAŢIEI DE EXECUŢIE ŞI A STANDARDULUI DE FIRMĂ ŞI EXECUŢIA MODULELOR PROTOTIPULUI Obiectivul 2 a fost realizat prin elaborarea şi avizarea documenţiei de execuţie a sistemului şi a componentelor sale, care cuprinde: (a)părţi scrise (tema tehnică, memoriu tehnic, standarde de firmă şi manuale de instructiuni) şi (b)părţi desenate (desene de ansamblu,scheme electrice, specificaţii de materiale, scheme de conexiuni pentru staţiile SIVI şi STAFI, şi suplimentar pentru staţia SASI scheme bloc, scheme electrice şi de echipare pentru module şi plăci). În baza acestei documentaţii s-au realizat execuţiile fizice ale prototipurilor staţiilor componente SASI, SIVI şi STAFI şi integrarea lor în prototipul sistemului complex Dam-Fu. Delivrabile realizate sunt: - D2.1 Documentaţie de execuţie a staţiei de achizitie cu senzori încorporaţi SASI; - D2.2 Documentaţie de execuţie a modulului de achizitie 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; - D2.6 Standarde de firmă SASI, SIVI, STAFI – redactarea 1 şi 2; - D3.5.Standard de firmă pentru sistemul de fuziune al informaţiei; - D3.1.Documentaţia finală de execuţie a sistemului de fuziune al informaţiei şi asistare a deciziei include variantele actualizate ale Documentaţiei de execuţie ale modulelor componentelor SASI, MSFO, SIVI şi STAFI (D2.1-D2.4).

A fost elaborată redactarea a doua a standardelor de firmă pentru sistemele componente, în care au fost cuprinse observaţiile rezultate în urma trimiterii în anchetă la operatorii economici (SC Hidroelecrica SA şi SC Hidroserv SA) a primei redactări a respectivelor standarde.

Documentele sunt prezentate în secţiunea Documente site: http://www.automation.ro/damfu/. 1.3.3. DEZVOLTAREA ŞI IMPLEMENTAREA APLICAŢILOR SOFTWARE FUNCŢIONALE

Obiectivul 3 a fost realizat prin proiectarea şi implementarea următoarelor aplicaţii: a) DAM-FU SASI implememntat pe PC concentrator de date al staţiei SASI; b) DAM-FU SIVI implememntat în cadrul sistemul de videoinspecţie SIVI; c) DAM-FU STAFI implememntat pe staţia de prelucrare şi fuziune a informaţiilor STAFI. Aceste aplicaţii software au fost prezentate în paragraful 1.3.1 impreună cu componenta hardware asociată.

1.3.4. VALIDAREA ÎN CONDIŢII DE FUNCŢIONARE SIMILARE CELOR REALE (TRL6 ) A PROTOTIPULUI ŞI A APLICAŢIILOR SOFTWARE AFERENTE

Obiectivul 4 a fost realizat prin efectuarea de probe funcţionale individuale şi de ansamblu în baza standardelor de firmă aferente în condiţii reale/relevante de funcţionare, rezultatele fiind consemnate în Buletinele de încercări (sunt prezentate pe larg pe site-ul proiectului http://www.automation.ro/damfu/ secţiunea documente), - D3.2. Buletine de incercări şi documentatie de validare pentru staţia SASI cu modul MSFO; - D3.3. Buletine de încercări şi documentatie de validare pentru sistemul de video inspecţie SIVI; - D3.4. Buletine de încercări şi documentatie de validare pentru sistemul de fuziune al informaţiei

Au fost realizate probe şi încercări asupra staţiilor SASI (staţie de măsură pentru sensori încorporaţi incluzând modul sensori optici MSFO), SIVI (staţie de videoinspecţie), STAFI, precum şi asupra sistemului complex DAM-FU,in vederea validarii prototipului şi a software-ului aferent. Aceste probe au fost efectuate în baza Standardelor de firmă, după cum urmeaza:

-Probele staţiei SASI şi a aplicaţiei software au fost efectuate atât în condiţii de laborator cât şi în condiţii reale de funcţionare, prin montarea şi încercarea timp de 360 ore, a staţiei SASI conectate la un grup de sensori în barajul hidroamenajarii Tarniţa. Au fost efecuate probe în condiţii de funcţionare similare celor reale pentru modulul MSFO şi pentru Telependulul TP-FO, module tip traductor inteligent (IED), care transfera date la concentratorul de date al staţiei SASI.

-Probele staţiei SIVI şi a aplicaţiei software DAMFU-SIVI au fost efectuate în laboratorul UCCH Hidroelectrica Suc. Cluj, în condiţii reale de funcţionare operând pe imagini reale, captate.

-Probele staţiei STAFI şi ale aplicaţiei DAMFU-STAFI reprezentând, în fapt, probele funcţionale de ansamblu a sistemului complex, au fost efectuate în condiţii similare celor reale de funcţionare, staţia STAFI fiind conectată cu staţiile: SASI şi SIVI care au furnizat date reale. Rapoartele periodice de monitorizare a barajelor, generate de aplicaţia DAMFU-STAFI prin integrare multimodală şi multisensorială a datelor, se constituie ca elemente de tip suport–decizie implicite.

Încercările efectuate în baza Standardelor de firma, avizate după trimiterea în ancheta, au dovedit corecta funcţionare a tuturor componentelor, module funcţionale (MSFO,TP-FO), sub-



sistemelor (staţiile SASI, SIVI, STAFI), a ansamblului sistemului complex DAM-FU şi a aplicaţiilor software aferente, rezultatele fiind consemnate în Buletinele de încercări şi Rapoate de validare. Rezultatele probelor efectuate în condiţii relevante celor reale de funcţionare permit validarea produsului: „SISTEM INTELIGENT DE URMĂRIRE A COMPORTĂRII BARAJELOR PRIN FUZIUNEA INFORMAŢIILOR DAM-FU” respectiv a modulelor şi a subsistemelor sale componente anterior enumerate. Încercări au fost prezentate în documentatia etapei a treia.

2. GRADUL DE ATINGERE A REZULTATELOR ESTIMATE Rezultatul principal estimat constă în sistemul/produs complex modular destinat urmăririi

intelegente a comportării construcţiilor hidrotehnice bazat pe fuziunea informaţiilor. Modulele componente: staţia SASI, SIVI şi STAFI pot funcţiona şi ca module independente putând fi livrate diverşilor beneficiari funcţie de necesităţile proprii. Conectivitatea de tip Ethernet a traductoarelor şi a subansambelor, a subsistemelor realizate precum şi a sistemului ca intreg conferă soluţiei realizate un grad de noutate şi de aliniere la tendinţele actuale din domeniul comunicaţiilor.

Toate obiectivele care au concurat la realizarea rezultatului principal şi a celor subordonate descrise în capitolul 1 al raportului au fost realizate integral. Gradul de atingere a rezultatelor estimate este 100%. În figura 8 este prezentată schema de ansamblu a sistemului produs precum şi componentele sale principale.

Figura 8 - Sistem inteligent de urmărire a comportării barajelor prin fuziunea informaţiilor – Schema bloc

3. PREZENTAREA SI ARGUMENTAREA NIVELULUI DE MATURITATE TEHNOLOGICA (TRL) LA FINALUL PROIECTULUI

Nivelul de maturitate tehnologică atins la finalul proiectului DAM-FU este TRL6, nivel obţinut prin dezvoltarea şi validarea în condiţii funcţionale reale sau similare celor reale a prototipului unui sistem complex şi a subsistemelor componente. Proiectul este bazat pe rezultatele obţinute (nivel TRL3) în cadrul proiectului FUZIBAR ctr. 705/2006, din P.N.-CEEX. În cadrul acestui proiect au fost definite functiile şi experimentate solutiile tehnice şi stiintifice ale modulelor sistemului destinat supravegherii constructiilor hidrotehnice . S-au incercat conceptele privind achizitia de măsurători de la sensorii incastrati în baraje, algoritmii specifici de prelucrare a imaginilor captate pentru analiza starii barajelor şi s-au analizat modalitatile de integrare a informaţiilor.

Prin prezentul proiect s-a realizat dezvoltarea sistemului complex, de la nivelul TRL3 la nivelul TRL6, trecându-se prin nivelele intermediare TRL4 şi TRL5 (validarea componentelor sistemului în condiţii de laborator şi în condiţile unui mediu relevant). Sistemul DAM-FU are o structura modulară organizată pe trei nivele, subsistemele componente fiind montate în condiţii funcţionale diferite: (1)Nivelul traductoarelor montate în structura barajului; (2) Nivelul camerei AMC, special amenajată în interiorul barajelolor, unde se concentrează semnalele de la sensori şi traductori şi



unde se monteaza staţia SASI; (3)Nivelul laboratorului UCCH unde se prelucrează informaţiile primite privind monitorizarea barajului şi unde se montează staţiile SIVI (videoinspecţie) şi STAFI (fuziune a informaţiilor). Sistemul de comunicaţii tip internet implementat asigură funcţionarea atât a subsistemelor enumerate cât şi a sistemului complex ca întreg.

Probele staţiei SASI au fost efectuate atât în condiţii de laborator în condiţii asemănătoare celor reale cât şi în condiţii reale de funcţionare prin montarea staţiei SASI în barajul hidroamenajării Tarniţa şi conectării acesteia la un grup de sensori încastraţi în baraj. Timp de 360 de ore au fost achiziţionate, procesate şi transmise staţiei STAFI date reale provenite de la grupul de sensori din baraj conectaţi. Achiziţia datelor de la sensorii reali funcţionali şi transmisia fişierelor de măsurători la staţia STAFI atestă verificările ansamblului în condiţii funcţionale reale. Modulul MSFO, de măsură cu fibră optică a deplasărilor a fost incercat în condiţii identice cu cele reale, prin construirea unui dispozitiv mecanic care simuleaza deplasările bolţurilor deformetrelor din baraje. Verificarea acestui modul prin implementare într-un baraj nu a fost posibilă datorită deformărilor extrem de lente, care durează luni sau chiar ani. Staţia de video inspecţie SIVI a fost instalată în laboratorul UCCH şi s-au făcut probe prin prelucrarea unor imagini reale ale barajului Tarniţa, generându-se rapoarte de inspecţie vizuală reale, preluate de către staţia de fuziune STAFI. La nivelul staţiei (sistemului) STAFI, în cadrul probelor efectuate, a fost verificată integrarea (fuzionarea) de informaţii reale multisensoriale şi multimodale, informaţii furnizate de staţiile SASI şi SIVI, achizitionate din mediul real de funcţionare. Probele şi încercările efectuate asupra staţiilor SASI (staţie de măsură pentru sensori încorporaţi incluzând modul sensori optici MSFO), SIVI (staţie de videoinspecţie) şi STAFI (sistemului de fuziune a informaţiilor), efectuate în baza Standardele de firmă, au corespuns, asigurându-se validarea produselor cu software-ul aferent în condiţii de funcţionare reale sau similare celor reale. Toate acestea atestă atingerea nivelului de maturitate tehnologică TRL6 atât pentru sub-sistemele componente cât şi pentru sistemul complex DAM-FU, produsele de nivel prototip validat fiind pregătite, din punct de vedere tehnologic, pentru punerea pe piaţă.

4. MODUL DE ATRIBUIRE SI EXPLOATARE DE CATRE PARTENERI A DREPTURILOR DE PROPRIETATE

Modul de atribuire şi exploatare de către parteneri a drepturilor de proprietate a fost stipulat în Acordul de parteneriat şi respectat în timpul implementării proiectului. Acesta prevede: Proprietatea intelectuală: i) arhitectura, algoritmii şi metodele dezvoltate în cadrul proiectului sunt bunuri ale ambilor

parteneri şi pot fi utilizate în comun în aplicaţii şi publicate în jurnale şi conferinţe de specialitate, ii) informaţiile confidenţiale şi know-how-ul fiecărui partener, conform activităţilor prevăzute în

proiect, reprezintă valori proprietare şi nu pot fi publicate fără acordul său explicit dat în scris Drepturile de difuzare a rezultatelor: i) Partenerii din proiect pot difuza rezultatele cercetării, cu acordul coordonatorului proiectului, cu obligativitatea menţionării numelui instituţiei şi persoanelor participante la proiect. ii) Toţi partenerii implicaţi în proiect vor disemina pe scară largă rezultatele care nu generează drept de proprietate intelectuală, prin publicarea de articole, participări la conferinţe şi prezentări către mediul economic. Partenerii din proiect au în vedere să menţioneze cu fiecare ocazie publică, oficială sau nu, faptul că proiectul se realizează cu sprijinul Autorităţii Contractante. Drepturile de producţie şi comercializare: i) Produsul validat în condiţii industrilale este în proprietatea CO-SC IPA SA care îl va produce şi comercializa.

5. REALIZARILE ECONOMICE SI/SAU TEHNOLOGICE OBTINUTE LA FINALUL PROIECTULUI COMPARATIV CU OBIECTIVELE PROPUSE IN PLANUL DE AFACERI

SC IPA SA – Societate comercială pentru cercetare, proiectare şi producţie de echipamente şi instalaţii de automatizări, coordonatorul proiectului, are ca principal domeniu de activitate cercetarea-dezvoltarea, dar, datorită reducerii finanţărilor în domeniu, funcţionează în prezent ca unul din principalii realizatori de produse de înaltă tehnicitate, în regim de serie mică sau unicat. Aceste produse, destinate conducerii unor procese tehnologice distribuite şi complexe se referă la sisteme de control tip SCADA şi la sisteme de achiziţie de mari dimensiuni.



5.1. IMPLICATII ALE DEZVOLTARII SISTEMULUI ASUPRA STATEGIEI IPA Dezvoltarea sistemului complex DAM-FU şi a sub-sistemelor sale SASI, SIVI şi STAFI, la nivel

de prototip validat, gata pentru a fi lansat pe piaţă, asigură abordarea în cadrul startegiei IPA a segmentului deosebit de complex al monitorizării infrastructurilor critice. Destinat monitorizării marilor amenajări hidroenergetice, produsul, bazat pe cele mai moderne tehnologii (sensori optici intrinseci, traductoare inteligente, procesări de imagini şi integrarea informaţiilor multisensoriale şi multimodale, comunicaţii de tip internet pe suport fibră optică), asigură menţinerea societatii IPA în grupul producătorilor de sisteme complexe de înaltă tehnicitate atât pe piaţa din ţara cât şi cu posibilităţi de ofertare la export. Oportunităţile de pe piaţă prezentate în Planul de Afaceri al propunerii de proiect, au rămas valabile, mai mult au crescut în ultimul timp datorită unor accidente sau incidente cu implicatii majore, care au afectat infrastructuri critice. Interesul pentru acest produs complex a fost probat de participarea directă a factorilor de decizie de la SC Hidroelectrica SA, SC Hidroserv SA şi de la alţi detinători de infrastructuri critice, la workshopurile de prezentare a rezultatelor proiectului. A fost formulă invitaţia de a prezenta aceste produse la întâlnirea pe ţară a responsabililor UCCH, din sucursalele Hidroelectrica, principalul administrator al amenajărilor hidroeletrice din România. Rezultatele proiectului împreună cu interesul manifestat de potenţialii utilizatori impune această linie distinctă în stategia firmei.

5.2. OBIECTIVE VIZATE DIN PLANUL DE AFACERI (PA) a) Principalul obiectiv de realizare şi validare a prototipului în vederea punerii pe piaţă, a unui

sistem complex destinat monitorizării structurilor hidrotehnice a fost realizat integral. Sistemul complex DAM-FU are o structură modulară, configurabilă, flexibilă, care permite livrarea şi implementarea funcţională atât a ansamblului cât şi a sub-sistemelor componente: Staţia SASI- achizitie date de la sensorii încorporaţi; Modulul MSFO (sensor intrinsec fibră optică); Staţia de inspecţie vizuală SIVI; Staţia de fuziune a informaţiillor STAFI. Sistemul de comunicaţii tip ethernet implementat, asigură tuturor sub-sistemelor componente, inclusiv a modulelor de tip traductor inteligent, conectivitate universală, ceea ce conferă o mare flexibilitate aplicaţiilor. Se permite astfel şi indeplinirea obiectivului calitativ prevazut în PA, asigurarea notorietăţii produsului şi creşterea cotei de piaţă a firmei.

b) Referitor la asigurarea de noi locuri de muncă, derularea proiectului a asigurat continuitate şi menţinerea locurilor de muncă ale specialistilor implicaţi. În timpul derularii proiectului s-a obţinut un contract de service pentru întreţinerea şi repunerea în funcţionare a sistemelor de achizitie date sensori din trei mari baraje. O nouă cerere de ofertă a fost formulată şi va asigura fonduri salariale pentru anul următor permiţând asigurarea unor noi locuri de muncă. Experienţa profesională a angajaţilor IPA a crescut prin dezvoltatarea sistemului care utilizează tehnologii moderne: sensori intrinseci pe fibră optică, tehnici computer vision pentru monitorizarea unor infrastructuri, tehnici de fuziune a informaţiilor multisensoriale şi multimodale. Utilizarea conectivităţii tip Ethernet a traductoarelor, subansambelor, a subsistemelor realizate precum şi a sistemului ca întreg se încadrează în conceptul INTERNET of THINGS fiind prima realizare de acest tip în IPA.

c) Referitor la creşterea eficienţei economice a societăţii, realizarea proiectului asigură punerea pe piaţă a unui produs modern competitiv, în construcţie flexibilă modulară care estimăm că va asigura acoperirea necesităţilor pieţei, lărgirea bazei clienţilor şi realizarea, în anii următori a obiectivelor cantitative propuse: o creştere a vânzărilor şi a cotei de piaţă cu cca 10% şi o creştere corespunzătoare a profitului societăţii.

d) Referitor la strategia de piaţă, conceptul definit în PA, respectiv utilizarea canalului de distribuţie direct/exclusiv, concept specific producătorilor de produse complexe unicat sau de serie mică şi-a dovedit viabilitatea, prin interesul imediat manifestat de principalii actori de pe piaţă. Sustenabilitatea proiectului se va asigura prin acţiuni de prezentare, promovare adresate în special deţinătorilor de amenajări hidroeletrice (o primă acţiune va avea loc în primele trei luni după terminarea proiectului). Prezentarea rezultatelor ştiintifice va fi făcută în anii următori la manifestări ştiinţifice de profil, premiza pentru integrarea realizatorilor în echipele unor proiecte EU. Vor fi elaborate materiale de prezentare care se vor adresa şi altor deţinători de infrastructuri critice unde conceptele şi echipamentele dezvoltate în proiect vor putea fi utilizate.

6. IMPACTUL REZULTATELOR OBTINUTE. CEL MAI SEMNIFICATIV REZULTAT OBTINUT Rezultatul cel mai semnificativ, obţinut în cadrul proiectului, constă în realizarea unui produs/

sistem modular, configurabil, destinat monitorizării infrastructurilor hidrotehnice critice prin utilizarea unor metode moderne de fuziune a informaţiilor multisensoriale şi multimodale. Utilizarea celor mai moderne tehnologii: sensing integrat pe fibră optică; algoritmi de analiză computerizată a

Documents

PN – III – PTE - automation.ro · liniar antrenat de un motor pas cu pas, până la detectarea firul pendul. Calculul coordonatei se Calculul coordonatei se realizează prin numărarea